Основными комплектующими изделиями для АСУ ТП являются изделия, входящие в Государственную систему приборов и средств автоматизации (ГСП). Вопросы описания, оценки, подтверждения Н этих из­делий регламентируются ГОСТ 13216-74.

Надежность изделий ГСП должна опре­деляться по всем четырем ее составляющим (Б, Р, С и Д). При этом Б и Р описываются раздельно по каждой функции изделия, а С и Д — для изделия в целом. В связи с тем, что серийно выпускаемые изделия ГСП мо­гут использоваться для комплектации систем с самыми различными условиями и режима­ми эксплуатации, основное требование к описанию их надежности состоит в том, чтобы для любого заданного времени t мо­гли быть определены такие показатели, как p(t), FB (t), Gc (t), GД (t) и т. п. Это требует за­дания законов распределения соответствую­щих ХСВ — ТБ, ТВ, ТС и ТД, для чего число показателей по каждой составляющей на­дежности должно выбираться в зависимости от типа закона распределения соответствую­щей ХСВ.

Для требуемой полноты описания ХСВ необходимо указать тип закона распределе­ния и столько его численных параметров (показателей Н), сколько параметров имеет тип закона распределения.

Описанный подход в полной мере реали­зован в установленном ГОСТ 13216 — 74 спо­собе описания безотказности Б изделий ГСП. При этом принимается также гипотеза о полном восстановлении надежностных свойств изделия в результате ремонта после возникшего отказа, что ставит знак равен­ства между средней наработкой до первого отказа и наработкой на отказ. При сложных (многопараметрических) ти­пах законов распределения ТБ, а также при неизвестном типе закона функция ТБ приближенно может быть построена по трем точкам.

Безотказность Б изделий ГСП описывает­ся отдельно по каждому виду отказов,

свой­ственных данному изделию. При этом выде­ляются следующие основные виды отказов: внезапные устойчивые отказы, посте­пенные устойчивые отказы, внезапные не­устойчивые (самоустраняющиеся) отказы- сбои и др.

Ремонтопригодность Р изделия ГСП так­же описывается отдельно по каждому виду отказов изделия. В качестве показателей Р используются ТВ и FВ (t).

В качестве показателя сохраняемости С служит гаммапроцентный срок сохраняе­мости Тс.

Показателями долговечности Д изделий ГСП являются Тс.с , Тссг и Тру.

Действующими нормативно-технически­ми документами на надежность изделий ГСП установлен порядок внесения показателей Н в техническую документацию, гарантирующий необходимую полноту, со­поставимость, достоверность и точность данных о надежности этих изделий.

По серийно выпускаемым приборам и средствам автоматизации, используемым для комплектации АСУ ТП, имеются необ­ходимые данные по надежности, позволяю­щие эффективно решать вопросы обеспече­ния надежности АСУ ТП.

Обеспечение надежности АСУ ТП

Программа обеспечения надежности АСУ ТП (ПОН) комплекс работ, проводимых на всех этапах разработки и эксплуатации системы, обеспечивающих высокий уровень эксплуатационной надежности.

ПОН составляет разработчик АСУ ТП и согласовывает ее с организациями-соисполнителями. Утверждается ПОН руководи­телем организации-разработчика. При необ­ходимости программирования надежных систем автоматизации согласовывается с заказчи­ком. Ответственными за составление и вы­полнение ПОН являются главный инженер проекта и главный конструктор (руководи­тель) проекта АСУ ТП. Выполнение программирования надежных систем автоматизации контролируется после завершения отдельных стадий или этапов разработки АСУ ТП. Ре­зультаты выполнения отдельных этапов программирования надежных систем автоматизации оформляются в виде разделов соответ­ствующей технической документации или в виде отдельного документа.

ПОН составляется в виде отдельного до­кумента при разработке технического зада­ния на систему и утверждается вместе с ним.

При программировании надежных систем автоматизации указываются: перечень выполняемых работ, сроки их выполнения, результат ра­боты, исполнители. Сроки выполнения ра­бот, указываемые в программировании надежных систем автоматизации, должны быть со­гласованы со сроками выполнения соответ­ствующих стадий и этапов разработки и внедрения АСУ ТП [638]. Исполнителями работ являются все организации, принимаю­щие участие в создании АСУ ТП.

В соответствии с ГОСТ 21705—76 в тех­ническое задание на АСУ ТП вносятся сле­дующие материалы, по вопросам надежно­сти:

  • сведения об условиях и режимах работы АСУ ТП;
  • перечень функций систем автоматизации, для которых задаются требования к надежности, и признаки отказов по каждой функции:
    • состав показателей надежности АСУ ТП;
    • требуемые значения показателей надежности систем автоматизации;
    • обоснование необходимости учета особенностей алгоритмов и программ, а также действий технолога-оператора при оценке надежности АСУ ТП на различных стадиях создания;
    • методы определения уровня надежности АСУ ТП на стадиях создания и способы подтверждения требуемых значений показа­телей надежности систем автоматизации;
    • необходимые сведения об особенностях и функционирования технологического объекта управления систем автоматизации.

В технический и рабочий проект АСУ ТП вносятся:

  • перечень функций АСУ ТП, для которых задаются показатели надежности, и признаки отказов по каждой функции систем промышленной автоматизации;
  • количественные значения показателей надежности систем промышленной автоматизации;
  • условия эксплуатации АСУ ТП, для которых установлены показатели надежности систем промышленной автоматизации;
  • способы подтверждения соответствия показателей надежности АСУ ТП значениям, указанным в техническом и рабочем проек­тах систем промышленной автоматизации;
  • методы, условия и режимы испытаний в случае проведения испытаний АСУ ТП на надежность.

С целью обеспечения составления программ программируемых логических контроллеров (ПЛК) для конкретных систем разработана типовая программа работ по обеспечению надежно­сти АСУ ТП, включающая наиболее пол­ный перечень рекомендуемых работ. программирование надежных систем автоматизации для конкретной АСУ ТП составляется на ос­нове типовой программы с учетом специфи­ческих особенностей разрабатываемой си­стемы и условий ее разработки и создания.

Типовая программа приведена пол­ностью в отраслевом стандарте Минприбора.

Надежностные модели технических средств и алгоритмов функционирования АСУ ТП. При исследовании надежности АСУ ТП одним из первых этапов является построение надежностных моделей систем промышленной автоматизации, формально отображающих свойства системы в отношении на­дежности выполнения ее функций. В связи со спецификой АСУ ТП используются две ос­новные надежностные модели:

  1. модель технических (и нетехнических) средств, используемая для анализа надежно­сти АСУ ТП по Н-функции и П-функциям в отношении устойчивых отказов;
  2. модель алгоритмической структуры АСУ ТП, используемая для анализа надеж­ности АСУ ТП по П-функциям в отношении сбоев.

Раздельное исследование надежности АСУ ТП в отношении устойчивых отказов и сбоев и выделение с этой целью моделей технических и алгоритмических средств ос­новывается на следующих соображениях:

  • устойчивые отказы и сбои компонентов АСУ ТП имеют существенно различные причины возникновения, в связи с чем может быть принята гипотеза независимости по­токов устойчивых отказов и сбоев в системе;
  • устойчивые отказы и сбои оказывают различное влияние на выполнение функций АСУ ТП; во многих случаях может быть принята гипотеза об аддитивности потерь, вызываемых этими двумя видами отказов;
  • существенно различны меры борьбы с устойчивыми отказами и сбоями; если для борьбы с устойчивыми отказами наиболее эффективны введение избыточности в струк­туру технических средств и интенсификация технического обслуживания, то основные меры борьбы со сбоями сводятся к введению и использованию информационной и алго­ритмической избыточности, что| отражается в первую очередь в структуре алгоритмов системы.

Надежностная модель технических средств АСУ ТП представляет собой совокупность трех векторов систем управления технологическими процессами.

Наиболее сложно формальное отображе­ние структуры комплекса технических средств систем промышленной автоматизации. Для этой цели предложено ис­пользовать так называемые надежностно-функциональные схемы (НФС), способные отображать структуры многокомпонентных и многофункциональных систем с разно­образными и сложными взаимосвязями ком­понентов. НФС обеспечивают строгую фор­мальность отображения структур и в то же время простоту и наглядность.

Надежностная модель алгоритма функ­ционирования АСУ ТП представляет собой совокупность двух векторов систем управления технологическими процессами.

Для отображения структур алгоритмов с обеспечением строгой формальности, на­глядности и простоты предложены на­дежно-временные схемы (НВС).

Пути повышения надежности АСУ ТП. Современная тенденция разработки АСУ ТП состоит в максимальном использовании се­рийно выпускаемых приборов и средств ав­томатизации без какого-либо вмешательства г в их конструкцию, технологию производства, режимы питания и т. п.

Рассмотрим отдельно методы повышения надежности технических средств АСУ ТП и алгоритмической структуры АСУ ТП (в отношении сбоев).

Диагностическое и ремонтное оборудование может быть стандартным и нестандартным. Стандартное изготавливается и поставляется заводами-изготовителями крупных систем и программируемых логических контроллеров (ПЛК). Нестандартное — должно предусматриваться в проектах и разрабатываться проектировщиками или по их заданию предприятиями — изготовите­лями технических средств. Технические задания на такое оборудование разрабатываются, например, при наличии в АСУ ТП большого числа однотипных элементов, влияющих на надежность.

Полностью устранить сбой технических средств невозможно. Создать АСУ ТП с любой заданной Н на менее надежных технических средствах систем автоматического управления можно с помощью алгоритмической избыточности и организационных мер.

Оптимизация решений по обеспечению на­дежности АСУ ТП. В процессе обеспечения и надежности АСУ ТП приходится многократно принимать решения по различным более или менее частным задачам. Подавляющее большинство таких задач являются оптимизационными, т. е. они сводятся к нахождению решений, обеспечивающих экстремум некоторой целевой функции. В качестве це­левых функций чаще всего используются различные экономические показатели систем автоматического управления (коэф­фициент экономической эффективности, чи­стая прибыль, суммарные потери в рублях и т. п.).

Для современных АСУ ТП оптимиза­ционные задачи, связанные с обеспечением надежности систем автоматического управления, являются, как правило, много­параметрическими (число управляемых пара­метров колеблется в пределах от десятков до сотен), нелинейными и целочисленными. Об­щих методов решения этих задач в настоящее время не существует.

В некоторых весьма частных случаях, ког­да число управляемых параметров по тем или иным причинам ограничено одним-дву­мя, решения указанных задач могут быть по­лучены аналитически или путем графических построений систем автоматизации. При этом непосредственно («в один шаг») находится оптимальный вектор управляемых параметров. Однако в по­давляющем большинстве случаев «одноша­говые методы» не могут быть использованы, и решение приходится искать итерационным путем — последовательным выдвижением, оценкой и анализом ряда возможных вариантов («многошаговые методы»).

Особенности рассматриваемых задач исключают возможность полного перебора ва­риантов. В подавляющем большинстве слу­чаев набор вариантов решения ограничен, что далеко не всегда гарантирует нахожде­ние оптимального решения систем автоматизации. В этих случаях используется термин «рациональное решение».

При ограниченном переборе может рас­сматриваться некоторое число заранее пред­ложенных вариантов решения, из которых —. должен быть выбран наилучший по некоторому критерию систем автоматизации. При таком (пассивном) переборе, естественно, нет никакой гарантии, что выбранный вариант является опти­мальным или хотя бы близок к оптимальному.

В противоположность этому в методах активного перебора рассматривается ряд по­следовательно генерируемых вариантов ре­шения задач систем автоматизации, причем при построении очередного варианта используется вся предшествующая, информация.

В алгоритмических методах анализ ре­зультатов по уже рассмотренным вариантам решения и переход к очередному варианту строго формализованы и могут реализовать­ся как человеком, так и ПЛК. Выбор алго­ритмического метода автоматизированных систем управления определяется особен­ностями конкретной задачи.

Алгоритмические методы построены для ограниченных классов задач автоматизированных систем управления. Значительная часть оптимизационных задач, связанных с обеспечением надежности сложных систем известными методами математического программирования автоматизированных систем управления не решается. В связи с этим широкое практическое применение получил метод эвристического перебора. В этом ме­тоде построение исходного варианта реше­ния, анализ полученных результатов и гене­рация очередного варианта полностью не формализованы и осуществляются разработчиком на основе накопленного опыта и ин­туиции. Квалифицированный разработчик за 5 — 10 шагов находит достаточно удовлетворительное решение при весьма сложной системе наложенных ограничений.

Новости

Водогрейная газовая котельная завода по производству двигателей ООО "Хендэ Виа Рус", система автоматизации, г. Сестрорецк, г. Ленинградская обл.

25.10.21

Водогрейная газовая котельная завода по производству двигателей ООО "Хендэ Виа Рус", система автомат...

Диспетчеризация тепловых электрических завес для ворот ремонтного депо метрополитена, Парнас, г. Санкт-Петербург

20.10.21

Диспетчеризация тепловых электрических завес для ворот ремонтного депо метрополитена, Парнас, г. Сан...

Конвейерное оборудование для технологического процесса переработки древесных отходов, г. Чудово, Ленинградская обл.

25.09.21

Конвейерное оборудование для технологического процесса переработки древесных отходов, г. Чудово, Лен...

Заказчики
Поставщики