حاليًا نجحت منتجات التحكم المنطقي القابل للبرمجة متوسطة وكبيرة الحجم، التي طورتها بشكل مستقل شركة ناندا أوتوك للتكنولوجيا، في كسر الاحتكار الذي فرضته شركتا شنايدر الفرنسية وجي إي الأمريكية لعقود في قطاع محطات الطاقة الكهرومائية. 。

حققت وحدة التحكم القابلة للبرمجة (PLC)، التي طورتها شركة ناندا أوتوب تكنولوجي بشكل مستقل، تقدمًا ثوريًا في مجال رقاقة وحدة المعالجة المركزية الأساسية وأنظمة التشغيل المدمجة في الوقت الفعلي، وهي الآن متاحة في تطوير برمجيات مدمجة قابلة للبرمجة على رقائق محلية الصنع مثل Longxin، وعلى نظام تشغيل Linux المدمج مفتوح المصدر، لتحقيق اختراقات ذاتية وقابلة للتحكم في التكنولوجيا الأساسية للأجهزة والبرمجيات لوحدات التحكم القابلة للبرمجة (PLC). 。

بالإضافة إلى ذلك، قامت شركة نانتا أوتوك تكنولوجيز بإجراء بحث حول أمن المعلومات في وحدات التحكم القابلة للبرمجة، مع مراعاة متطلبات أمن المعلومات لنظام المراقبة الحاسوبي لمحطات الطاقة الكهرومائية، والمبني على خصائص الصناعة من حيث الأمان والتطبيق العملي. إنشاء نظام دفاع خاص بالبرمجيات والأجهزة يُركز على طرق وميزات الهجمات الخارجية على أنظمة الطاقة الكهرومائية. 。

تم استخدام متحكمات منطقية قابلة للبرمجة (PLC) ونظام SCADA من شركة ناندا أوتورو للتكنولوجيا على نطاق واسع في أكثر من أربعين محطة كهرومائية. ، تراكمت خبرة واسعة في التطبيقات الميدانية، وتتميز المنتجات بالاستقرار والموثوقية أثناء التشغيل في الموقع، خاصةً أن واجهة البرمجة المُعَدّة باللغة الصينية بديهية وسهلة الفهم، كما تتمتع بقدرات برمجية قوية وإمكانات تكوين مرنة، مما حاز على تقدير موحد من قبل المالكين وخبراء التصميم ووحدات تكامل الأنظمة. وتعتبر شركة ناندا أوتاو للتكنولوجيا واحدة من الشركات المحلية المتخصصة في تصنيع PLC بذاتها، والتي تمتلك حقوق ملكية فكرية مستقلة بالكامل، وستواصل كما كانت دومًا تقديم إسهاماتها الواجبة لدعم مسيرة توطين تقنيات PLC في محطات الطاقة الكهرومائية في بلادنا.

مقدمة عن المنتجات التي تُدار ذاتيًا والخاضعة للرقابة

المُعتمِد على نظام تشغيل كي لينكس المحلي مستقل وقابل للتحكم برنامج مراقبة محطة الطاقة الكهرومائية

تستخدم أنظمة المراقبة الآلية لمحطات الطاقة الكهرومائية اليوم تقنيات الحوسبة للتحكم في عملية إنتاج الطاقة الكهربائية، مما يعزز ليس فقط مستوى الأتمتة وجودة التغذية الكهربائية في المحطة، بل ويحسّن أيضًا مستوى التشغيل الآمن، وإنتاجية العمل، والفوائد الاقتصادية للمحطة.

إن تطبيق تقنيات المراقبة الحاسوبية في محطات الطاقة الكهرومائية قد أحدث تغييراً كبيراً في طريقة حراسة المحطة، مما مكّنها من تحقيق الأتمتة منذ ذلك الحين، وخفف من حدة الجهد البدني لموظفي التشغيل، وقلل من عدد العاملين في المحطة، كما قلل بشكل كبير من كمية العمل التي يقوم بها الموظفون في تشغيل المعدات، مما سمح للمحطة بتطبيق نمط عمل يتمثل في "التشغيل دون وجود حراس، أو بوجود عدد قليل من الحراس".

تعد الثغرات الأمنية والبوابات الخلفية في أنظمة تشغيل الحواسيب العوامل الرئيسية التي تؤثر بشكل مباشر على التشغيل الآمن والمستقر للأنظمة الآلية. ويمكن لبرنامج التكوين متعدد المنصات الذي ابتكرته شركة ناندا أوتاو بشكل مستقل، أن يعمل على نظامي تشغيل Zhongbiao Kylin أو Galaxy Kylin المحليين، وبالاقتران مع خوادم محلية تعتمد على معالجات Longxin أو Phytium الصينية الصنع، يتحقق فعليًا التشغيل المحلي لنظام مراقبة الحواسيب، مما يقلل بشكل كبير من التهديدات الأمنية التي تشكلها فيروسات وأنظمة الثغرات والبوابات الخلفية لنظام تشغيل Windows على تشغيل محطات الطاقة الكهرومائية.

ميزات الوظيفة >>>

• تعمل منصة البرمجيات الخاصة بهذا النظام على منصة عتادية مصنوعة بالكامل في البلاد، تتألف من نظام تشغيل "麒麟" المحلي ومعالج "لونغ سين".
• تم تطوير كل من البرمجيات والأجهزة بطريقة المنصة؛
• تستخدم جميع أجزاء الموقع شبكة إيثرنت لتبادل البيانات مع بعضها البعض؛
• لتحقيق تكوين احتياطي مزدوج للخوادم وقاعدة بيانات التاريخ، مما يجعل النظام يتمتع بموثوقية عالية؛
• تتمتع بقدرة قوية على معالجة البيانات، واستجابة سريعة ومستقرة؛
• تتمتع بقدرة عالية على صيانة النظام، مما يخفف العبء عن المستخدمين؛
• تصميم نظام مفتوح، يمكن ترقية كل من البرمجيات والأجهزة؛
• يمكن الاتصال بقواعد البيانات القياسية (مثل SQL SERVER، ORACLE، SYBASE، MYSQL وغيرها) عبر "ربط قواعد البيانات المفتوح" (ODBC)، مما يتيح تبادل البيانات مع أنظمة MIS.
• يدعم بروتوكولات مثل MODBUS TCP وTCP/IP، ويمكنه التواصل مع منتجات PLC من شركات متعددة مثل ناندا أتو، وشنايدر، وسيمنز، وGE، وAB وغيرها.

مستقل وقابل للتحكم جهاز التحكم القابل للبرمجة (PLC)

في نظام المراقبة الحاسوبي لمحطة الطاقة الكهرومائية، تُعد وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) من أكثر المكونات الأساسية؛ حيث يتم من خلالها قيادة ومراقبة جميع عمليات التشغيل ذاتية التحكم في المحطة. وتزداد أهمية مسألة أمان منتجات PLC بشكل متزايد لدى وزارة الصناعة ومعلومات التكنولوجيا.

تستمر منتجات PLC المستوردة من الخارج في الكشف عن ثغرات وبوابات خلفية، مما يهدد بشكل دائم أمن تشغيل أنظمة التحكم الصناعي. وقد طورت شركة ناندا أوتو منتجات PLC كبيرة الحجم تعتمد على وحدة معالجة مركزية محلية مستقلة تمامًا، حيث تم تحقيق الاستقلالية الكاملة بدءًا من وحدة المعالجة المركزية الأساسية وصولاً إلى جميع وحدات الإدخال والإخراج ووحدات الاتصال، كما تتميز المنتجات بوظيفة النسخ الاحتياطي الحراري المزدوج للجهازين، ووظيفة احتياطية لوحدة الإمداد بالطاقة، ووظيفة احتياطية لاتصالات الشبكة المحلية. بالإضافة إلى ذلك، تم تضمين وظيفة تشفير أمن المعلومات في الاتصالات عبر الشبكة المحلية، وذلك باستخدام خوارزميات الأمان الوطني لإجراء عملية تشفير للرسائل المنقولة عبر الشبكة المحلية، وكذلك إجراء ربط بعنوان MAC لخوادم قراءة بيانات PLC ومعالجة تصفية الرسائل، مما يتيح إنشاء جهاز تحكم قابل للبرمجة يلبي متطلبات أمان المعلومات اللازمة لاستخدامه في محطات الطاقة الكهرومائية الكبيرة.

تُظهر المؤشرات الفنية لتقنية PLC التي تتحكم بها شركة ناندا أوتوكو التكنولوجيا بشكل مستقل ما يلي >>>

• تستخدم وحدة المعالجة المركزية الأساسية معالج Longxin المحلي؛
• يستخدم نظام التشغيل المدمج لجهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة نظام تشغيل محلي السيطرة والتحكم؛
• تم تطوير برنامج برمجة تطوير PLC بشكل مستقل بالكامل، ويمكن تشغيله في بيئة الكمبيوتر المحلي (معالج محلي + نظام تشغيل محلي).
• البرمجيات التطبيقية المضمنة تم تطويرها ذاتيًا بالكامل؛
• تدعم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) احتياطية الأجهزة لوحدة المعالجة المركزية، واحتياطية مصدر الطاقة، واحتياطية الشبكة، واحتياطية الناقل، واحتياطية واجهة الإدخال/الإخراج؛
• جميع الوحدات تدعم الاستبدال السريع؛
• دعم أكبر عدد من نقاط أجهزة الإدخال والإخراج ≥32768؛
• مقاومة التداخل الناتج عن اندفاعات الطاقة IEC61000-4-5 4 كيلو فولت (نمط مشترك) / 2 كيلو فولت (نمط فرق)؛
• التحولات السريعة IEC61000-4-4 ±4kV (الطاقة) / ±2kV (المدخلات والمخرجات)؛
• تفريغ كهروستاتيكي IEC61000-4-2 ±15kV (الهواء) / ±8kV (التلامس)؛
• التشويش الإشعاعي IEC61131-2 30 إلى 230 ميجاهرتز، 10 أمتار، قيمة الذروة التقريبية أقل من 40 ديسيبل (ميكرو فولت/متر) / 230 إلى 1000MHz، 10م، قيمة شبه القصوى أقل من 47ديسيبل (ميكرو فولت/متر)
• عازل مقاومة الجهد DC 2500V 2MΩ فأكثر؛
• قدرة مقاومة الضوضاء: 1000 فولت (القيمة القصوى-القمة)، عرض النبضة 1 ميكروثانية، لمدة 1 دقيقة؛
• درجة حرارة التشغيل -25 ℃ إلى +55 ℃.

مخطط هندسي لنظام مراقبة محطة الطاقة الكهرومائية

الوظائف الرئيسية لجهاز التحكم المنطقي القابل للبرمجة في نظام المراقبة الآلية للطاقة الكهرومائية

1) تقوم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) بجمع ومعالجة إشارات الكميات التناظرية. تنقسم إشارات الكميات التناظرية إلى كميات تناظرية كهربائية وأخرى غير كهربائية؛ حيث تجمع الكميات التناظرية الكهربائية بشكل رئيسي إشارات مثل الجهد والتيار والطاقة، بينما تجمع الكميات التناظرية غير الكهربائية بشكل رئيسي إشارات الضغط ودرجة الحرارة والتدفق ومنسوب المياه ومنسوب الزيت، بالإضافة إلى زوايا الانحراف والاهتزازات وكميات النبض.

2) تقوم وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLC) بجمع ومعالجة إشارات الكمّيّة المفتاحية. تنقسم إشارات الكمّيّة المفتاحية إلى نوعين: النوع المتقطع والنوع غير المتقطع. يشير النوع المتقطع إلى إشارات الحوادث، وفتح وإغلاق قواطع الدائرة، وإشارات عمل أنظمة الحماية الكهروميكانيكية الهامة. أما النوع غير المتقطع فيشمل جميع إشارات الكمّيّة المفتاحية الأخرى باستثناء تلك المتقطعة، بما في ذلك مختلف إشارات الأعطال، وإشارات مواقع قواطع الدائرة والمفاتيح العازلة، وإشارات حالة تشغيل معدات المجموعة، وإشارات تحديد وضع التشغيل اليدوي أو الآلي.

3) التحكم التلقائي في عملية توليد الطاقة. يمكن لجهاز PLC التحكم في تشغيل وتوقف مجموعات توربينات المولدات بالمياه في المحطة، وجمع بيانات حول حالة التوليد وتعديل الطور، وكذلك قياس القدرة الفعالة والقدرة غير الفعالة للمجموعة، وضبط فتح وإغلاق بوابات المياه ودرجة فتحها بشكل مناسب، بالإضافة إلى المراقبة التلقائية لأجهزة المعدات المساعدة وغيرها.

4) معالجة الحوادث تلقائيًا. بعد تثبيت نظام المراقبة الحاسوبي، يبدأ الكمبيوتر في مراقبة معدات محطة الطاقة الكهرومائية عبر الإنترنت، وتسجيل وتخزين مختلف المعاملات الخاصة بالمعدات العاملة. وبمجرد حدوث حادث، يقوم الكمبيوتر بتحليله ثم ينفذ الإجراءات المناسبة لمعالجة الحادث، مما يضمن معالجته في الوقت المناسب، كما يتم تسجيل طبيعة الحادث ووقته وموقعه أيضًا.

5) التحكم الأمثل في توليد الطاقة. الهدف المباشر لتحكم الكمبيوتر في محطات الطاقة الكهرومائية هو إجراء التحكم الأمثل في توليد الطاقة، حيث يتم تعديل فتحة شفرات توربينات المياه وفقًا لاحتياجات النظام الكهربائي من الطاقة الفعالة، وإدخال الكميات المطلوبة من المياه، لضمان التنسيق الأمثل بين المجموعات وتوزيع الأحمال بشكل مثالي، بالإضافة إلى الحفاظ على جودة الجهد الكهربائي في المحطة الكهرومائية وتوزيع قدرة التيار المتردد بشكل معقول.

نشر حماية أمن المعلومات لمنظومة المراقبة الحاسوبية في محطات الطاقة الكهرومائية

• قم بنشر جدار حماية صناعي أمام وحدات التحكم المحلية LCU داخل المنطقة الأمنية I، وحقق الأمن المستقل لوحدات التحكم المحلية LCU المختلفة داخل المنطقة الأمنية I من خلال التحليل العميق لبروتوكولات التحكم الصناعي وآلية قائمة بيضاء لبروتوكولات التطبيقات.
• تم نشر جدار حماية صناعي بين المنطقة الأمنية الأولى والمنطقة الأمنية الثانية، ويعمل على تحليل متعمق لبروتوكول جمع بيانات OPC، مما يتيح حماية أمن المعلومات والعزل الشبكي بين المنطقتين ذواتي المستويات الأمنية المختلفة؛
• نشر منصة مراقبة وتدقيق أمني بجوار منطقة الأمان الأولى، لرصد وتسجيل العمليات الخاطئة والسلوكيات المخالفة بأنماطها المختلفة في الوقت الفعلي؛
• قم بنشر برنامج "Guardian للحواسيب الصناعية" على جميع محطات المشغلين ومحطات المهندسين وخوادم التطبيقات وخوادم قواعد البيانات في المنطقة الأمنية الأولى، لتجنب المخاطر الأمنية الناجمة عن البرمجيات الخبيثة والعمليات غير الصحيحة وغيرها.
• في منطقتي الأمان I وII، يتم نشر نظام كشف التسلل بشكل تجاوزي لتحقيق مراقبة وتحكم فعّالين ضد الفيروسات وأحصنة طروادة والهجمات الخبيثة داخل المنطقة الكبرى، مما يحمي أجهزة وأنظمة التحكم الصناعي في المنطقة الكبرى من هجمات الشفرات الخبيثة.
• نُشر منصة موحدة لإدارة الأمان داخل منطقة التحكم الإنتاجي، مما يتيح الإدارة المركزية وتحليل دمج السجلات لجدران الحماية الصناعية ومنصات المراقبة والتدقيق وبرامج حماية أجهزة التحكم الصناعي، ما يقلل من صعوبة عمليات التشغيل والصيانة ويعزز كفاءة الحماية الأمنية.

حالات تطبيق المشروع

تم بالفعل إنجاز التشغيل الميداني لحل نظام المراقبة المستقل والقابل للتحكم الذي طورته شركة ناندا أوتوك في محطة كهرومائية كبيرة داخل البلاد. تبلغ قدرة التوليد لكل وحدة من وحدات المحطة 200 ميجاواط، مما يجعلها مشروعًا كهرمائيًا متوسط إلى كبير الحجم. ويشير بدء تشغيل حل ناندا أوتوك إلى أن منتجات وحدة التحكم القابلة للبرمجة (PLC) المحلية والمطورة ذاتيًا قد بلغت، من حيث الوظائف والأداء، مستوى المنتجات التي تُستورد من العلامات التجارية الأجنبية، وهي قادرة تمامًا على تلبية احتياجات نظام المراقبة الآلية لمشاريع الطاقة الكهرومائية في بلادنا.

الشكل التالي عبارة عن صورة للاستخدام في الموقع: