Об особенностях метрологической экспертизы при разработке автоматизированных систем управления

Одной из первоочередных и наиболее важных работ в комплексе орга­низационно-технических мероприятий по постановке МО АСУ ТП является метрологическая экспертиза (МЭ) технических заданий, конструкторской и технологической документации в соответствии с ГОСТ 8.103—73. К числу основных вопросов, которые рассматриваются при экспертизе, относятся:

• анализ и оценка правильности выбора измеряемых параметров, установ­ления норм точности и обеспечения методами и средствами измерений для эф­фективного контроля качества изделий в процессе их разработки, изготовле­ния, испытания, эксплуатации и ремонта;
• соответствие разрабатываемых информационных измерительных систем, средств измерений по нормируемым метрологическим и точностным характе­ристикам современному уровню измерительной техники, лучшим отечествен­ным и мировым образцам;
• соответствие технических характеристик разрабатываемых систем и изде­лий и предъявляемых к ним требований тем нормам и требованиям, которые установлены в действующих государственных стандартах и отраслевых норма­тивно-технических документах, и, прежде всего, в ГОСТ 8.009—72, РТМ 25.144—74, РТМ 25.243—76;
• правильность выбора по назначению, диапазону измеряемых физических величин и точности измерений образцовых и вспомогательных средств изме­рений для контроля установленных технических требований и нормирован­ных метрологических характеристик систем автоматики и управления и т. д.

В процессе выполнения этой работы выявляются ошибки и неточности систем управления технологическими процессами, к наиболее часто встречающимся из которых относятся:

• неправильный выбор комплекса нормируемых метрологических и техни­ческих характеристик, а также способов их нормирования и форм представле­ния;
• ошибки при выборе (или разработке) методик выполнения измерений, а также требуемых для этих целей образцовых и вспомогательных средств измерений;
• несоблюдение в технической документации технических характеристик и требований, показателей качества изделий, определяемых государственными и отраслевыми нормативно-техническими документами;
• несоблюдение принятой в стране терминологии в области метрологии и измерительной техники;
• ошибки в применении единиц СИ, в их обозначении, применение внесис­темных единиц (несоблюдение СТ СЭВ 1052—78);
• неправильный выбор видов испытаний разрабатываемых изделий.

В процессе экспертизы систем управления технологическими процессами метрологи дают разработчикам также конкрет­ные рекомендации по устранению всех выявленных недостатков, оказывают техническую помощь в виде квалифицированных консультаций по нормиро­ванию метрологических характеристик для конкретных измерительных устройств и каналов, по выбору методов испытаний по формированию образ­цовых и вспомогательных средств измерений для контроля параметров разра­батываемых изделий и другим вопросам МО.

При проведении МЭ проектов АСУ ТП особое внимание должно быть уде­лено оценке метрологических характеристик систем автоматики и управления ИК с помощью расчетных и экспериментальных методов их определения.

Ввиду большого объема работ по МЭ проектов АСУ ТП следует уделить внимание оптимизации процесса экспертизы, разработки более рациональных методов ее проведения и способов оформления. Следует уделить внимание автоматизации отдельных процедур в процессе проведения экспертизы, кото­рые могут быть формальными и в то же время ответственными и часто повто­ряющимися (например, расчет метрологических характеристик систем автоматики и управления и т. п.).

Метрологическая аттестация систем автоматизации

Метрологическая аттестация (МА) систем — исследование систем управления технологическими процессами, направлен­ное на определение действительных MX данного экземпляра либо типа системы в реальных условиях эксплуатации составление документа, который удос­товеряет метрологические характеристики систем автоматики и управления, определенные в процессе МА.

В соответствии с основополагающими рекомендациями ВНИИМЙУС предприятие, эксплуатирующее систему, обязано представить организа­ции, проводящей МА, сведения об эксплуатационных свойствах систем, которые должны учитываться при организации исследований метрологических характеристик систем автоматики и управления конкретных ИК.

Наиболее существенными из них являются:

• характеристики помех, действующих на отдельные агрегатированные СИ, входящие в систему, и способы защиты от них; номенклатура внешних влияющих величин;
• наличие штатных (встроенных в систему) средств поверки и контроля отдельных ИК;
• возможности проведения поверки и контроля отдельных ИК; возможности проведения поверки отдельных каналов системы перед нача­лом и во время эксплуатации;
• возможности автоматического ввода поправок на систематическую со­ставляющую погрешности при эксплуатации системы; возможность поблочной поверки агрегатных СИ.

Исследованию или метрологической аттестации предшествует разработка программы МА, которая, как правило, состоит из следующих разделов:

• цели и задачи МА АСУ ТП;
• требования к формированию ИК, подлежащих МА;
• требования к образцовым и вспомогательным МИ;
• требования к технической документации и экспериментальным иссле­дованиям измерительных каналов систем автоматизации;
• методика проведения МА;
• порядок организации и распределение работ.

Основным результатом, который должен быть получен в процессе МА, является установление реальных метрологических характеристик систем автоматики и управления, нормируемых и определяемых для канала в целом. Их можно устанавливать на основе эксперимента, а также путем расчета по метрологическим характеристикам систем автоматики и управления агрегатированных СИ, входящих в систему.

Одним из наиболее серьезных этапов при проведении аттестации систем управления технологическими процессами яв­ляется анализ имеющейся на систему технической документации. Кроме обычной процедуры метрологической экспертизы, необходимо установить про­должительность межпроверочных интервалов, степень удобства использова­ния и полноту для потребителя эксплуатационной документации, обратив особое внимание на возможность МО системы органами ведомственной и го­сударственной метрологической службы.

В процессе экспериментального исследования системы решаются основ­ные задачи МА. Кроме обеспечения поэтапного выполнения основных изме­рительных процедур, предусмотренных методиками выполнения измерений, аттестованными заранее ведомственной или государственной метрологической службой, необходимо также обратить внимание на:

• определение рационального объема выборок;
• определение оптимального, в крайнем случае — минимального количест­ва точек по диапазону проводимых измерений, а также способов аппроксима­ции результатов измерений;
• установление количества наблюдений в исследуемых точках диапазона измерения измерительных каналов систем автоматизации;
• установление требований к режиму измерений и их последовательности во времени;
• установление исходных данных и условий для определения показателей точности измерительных каналов систем автоматизации;
• определение вида представления погрешностей и способов обработки результатов измерений.

Завершив эксперимент, можно провести анализ МО системы по результа­там МА, обратив внимание на эксплуатационную и метрологическую совмес­тимость агрегатированных СИ, входящих в систему.

По результатам МА разрабатывается методика периодической поверки и решаются вопросы метрологического надзора за конкретными ИК. Мето­дика должна соответствовать ГОСТ 8.042—76.

Организация метрологического надзора предусматривает следующее:

• измерительные каналы систем автоматизации АСУ ТП, измерительная информация от которых используется для определения важнейших технических, технико-экономических показателей объекта, а также для регулирования параметров, определяющих качество выпускаемой продукции или оптимальные режимы работы оборудования, должны проходить государственную поверку;
• измерительные каналы систем автоматизации, которые устанавливают факт изменений физической величины без количественной оценки этого изменения и считающиеся несущественными или обладающие низкой точностью, могут быть отнесены к индикаторным. Поверка таких каналов не проводится, а их перечень должен согласовы­ваться с метрологическим органом Госстандарта СССР, проводящим МА, и ут­верждаться главным метрологом предприятия, эксплуатирующего систему;
• измерительные каналы систем автоматизации, входящие в состав многоканальных АСУ ТП и не соответствующие описанным выше каналам, проходят, как правило, ведомственную поверку.

Метрологические исследования желательно проводить поканально или на представительных выборках каналов с обязательным учетом влияющих величин. Исследуемая система должна иметь непрерывную наработку до начала МА не менее 6 месяцев, однако технической документацией могут быть предусмотрены и другие сроки наработки системы.