В топливной промышленности могут быть успешными и конкурентоспособными в большей степени только те предприятия, на базе которых есть автоматизированные системы управления процессами производства и управления процессами.

В топливной промышленности есть множество операций, процесс проведения которых невозможно контролировать без применения специальных автоматизированных систем.

Автоматизация – внедрение АСУ ТП в топливной промышленности может быть нескольких уровней, и каждая система имеет собственные достоинства, которые нужно обязательно применять только согласно условиям и требованиям данного предприятия.

Вот три уровня на которых может происходить внедрение автоматизации технологических процессов в предприятиях топливной промышленности:

• верхний уровень – это создание автоматизированного рабочего места, при этом оператору системы достаточно иметь перед собой компьютер, на котором установлено специальное программное обеспечение, подключенное к системе производства предприятия, для того, чтобы эффективно контролировать и управлять всеми процессами в визуальном редакторе;

• средний уровень – устанавливается программируемый логический контроллер, имеются специализированные модули для получения и вода данных, устанавливаются интерфейсные модели, блоки бесперебойного питания, соединительные провода, клеммники – все это оборудование помещается в один или несколько шкафов, которые могут иметь разные, размеры в зависимости от количества данных которые будут обрабатываться;

• низкий уровень или полевое оборудование АСУ ТП – это специализированные первичные датчики и преобразователи, такие устройства как КИП и А, кабельная система.

Все оборудование, устанавливаемое нашими специалистами, находится под нашим постоянным наблюдением и техническим обслуживанием, при необходимости производится обучение специалиста клиента.

Поток информации в канале связи автоматизированных систем технологических процессов топливно-энергетической отрасли

Система должна передать с необходимым качеством информацию от места ее образования к месту ее приема и использования.  Для этого должны быть удовлетворены сле­дующие требования:

• своевременность доставки информации;
• верность передачи (отсутствие искажений и потерь информации);
• надежность функционирования (готовность к действию в заданный интервал вре­мени, безотказность);
• единство времени в системе;
• возможность технической реализации;
• обеспечение экономической приемлемо­сти информационных требований.

Перечисленные требования могут быть удовлетворены различными методами (информационными и техническими) воздействия на различные звенья системы (источник, канал, приемник). Это один из наиболее сложных вопросов проектирования информационного обеспечения автоматизированных систем технологических процессов топливно-энергетической отрасли, поскольку о требования и возможность их удовлетворения не всегда совместимы.

Кроме того, система должна предусматривать:

• регулирование информационных потоков (для равномерной загрузки технических, средств и операторов, участвующих в процессе управления);
• возможность осуществления внешних связей (с АСУП и другими подсистемами АСУ ТП того же предприятия);
• возможность расширения автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли (включения новых подсистем);
• удобство участия человека в анализе и управлении процессом в нормальных условиях и при отклонениях от них.

К основным характеристикам потока ин­формации автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли относятся:

• объект управления (источник информа­ции);
• цель информации (назначение процесса информирования);
• формат информации (структура сообще­ний при вводе, передаче и выводе, вопросы идентификации сообщений и их элементов);
• объемно-временные характеристики пото­ка (распределение объема передаваемой ин­формации во времени);
• периодичность возникновения (и переда­чи) и периодичность приема (и вывода) ин­формации; для АСУ ТП характерно функ­ционирование канала в реальном масштабе времени;
• объект, использующий информацию.

При необходимости характеристика пото­ка автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли детализируется указанием:

• вида информации (дискретная, аналого­вая);
• наименования контролируемого параме­тра (температура, давление, количество и др.);
• диапазона измерения параметра во вре­мени;
• числа одноименных параметров на объек­те;
• условий отображения информации (инди­кация, сигнализация, регистрация, управляю­щие воздействия);
• скорости генерации информации.

Для инерционных объектов управления характерен устойчивый, регулярный поток с частотой появления передаваемой инфор­мации, соответствующей периодичности опроса датчиков автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли.

Для быстро переменных процессов характерен непрерывный поток случайных величин автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли (значений параметра).

Чтобы достаточно определить характери­стики потока информации в АСУ ТП, как правило, необходимо экспериментальное           обследование объекта управления, что объясняется высокой неопределенностью реальных процессов и низким уровнем их формализации (отсутствием адекватной модели).

К основным информационным характеристикам канала связи относятся:

• местоположение начала и конца канала связи;
• форма передаваемой информации (ди­скретная, непрерывная) в звеньях канала;
• структура канала передачи (датчик, кодер, модулятор, линия, демодулятор, декодер устройство отображения и др.);
• вид канала связи (телефонный, телеграфный, механический и т. д.);
• скорость передачи и объем передаваемой информации;
• способы преобразования информации в звеньях канала передачи (методы кодиро­вания, модуляции и т. п.);
• пропускная способность канала; объем сигнала и емкость канала связи; помехоустойчивость (степень защиты от ошибок);
• информационная и аппаратурная избы­точность канала;
• надежность связи и передачи по каналу;
• уровень затухания сигнала в канале; информационное согласование звеньев канала (передающего, несущего, принимающего) по языкам и производительности;
• мобильность канала передачи (время включения в работу).

Классификация каналов передачи автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли возмож­на по следующим признакам:

• по виду сигналов и способу передачи: теле­фонные, телеграфные, телеметрические, теле­механические, телекомандные, радиосигналы, почтовые, специальные;
• по исполнению: проводные, кабельные, трубопроводные, световодные, радио и др.;
• по принципу действия: электромагнитные, оптические, механические, пневматические, гидравлические, акустические;
• по структуре сигналов: дискретные, не­прерывные, дискретно-непрерывные.

Рассмотрим параметры канала передачи автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли. Они определяются физической структурой канала, его типом и режимом использования.

Ширина полосы пропускания автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли (частотный спектр) канала F_K меняется от 3300 Гц для линий телефонного типа до сотен мегагерц для оптических линий.

Превышение сигнала над помехой в кана­ле (динамический диапазон) Д_к, определяе­мое соотношением мощностей сигнала и по­мехи в канале, — способность канала переда­вать различные уровни сигнала. Этот пара­метр связан с расчетным уровнем помех, возможностями модуляции, пробивным на­пряжением изоляции. Д_к ограничивает даль­ность передачи, возможность выявления сиг­нала на фоне помех.

Длительность передачи по каналу T_t - интеграл времени, на который канал предоставлен для передачи данного сигнала (сообщения). В системах с временным уплотнением каналов под Т_к подразумевается дли­тельность существования временного окна, предназначенного для передачи конкретного вида информации. Емкость канала передачи может быть определена по диаграмме.

Рассмотрим обобщенные параметры передаваемого сигнала. Они определяются аналогично одноименным параметрам кана­ла:

ширина полосы пропускания (частотный спектр) сигнала F_c;

превышение сигнала над помехой (динами­ческий диапазон сигнала)

длительность существования сигнала в канале Т_с — это время, необходимое для передачи данного сигнала (сообщения); зави­сит от быстродействия системы передачи и колеблется в пределах 10 мкс - 1 с для одного сообщения;

объем (емкость) сигнала

Для объема сигнала может быть построе­на диаграмма, аналогичная объему канала автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли.

Канал должен обеспечивать неискажен­ную передачу сигнала, т.е. должно быть вы­полнено согласование канала передачи и сигнала по параметрам. Необходимым (но недостаточным) условием, при котором су­ществует принципиальная возможность со­гласования, является условие V_c < V_K.

Достаточным условием является согласо­вание по всем обобщающим параметрам:

Согласование достигается трансформа­цией сигнала с изменением объема V_c (с де­формацией элементов геометрического пред­ставления сигнала F_с, Д_с и Т_с) или без изменения объема (с деформацией или без деформации сигнала). Таким образом, пре­образование осуществляется одновременным и направленным изменением всех трех или любых двух параметров с учетом их взаи­мосвязи. При этом может изменяться дли­тельность передачи (за счет Т_с, основания кода, повторения передачи), полоса частот (за счет изменения условий модуляции, коди­рования сигнала) и диапазона передачи (за счет изменения уровня сигнала и помех).

Кроме того, возможно преобразование сигнала автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли без деформации с сохранением объ­ема V_c путем переноса вдоль осей Т— Д—F: перенос вдоль оси времени (задержка сигнала), вдоль оси частот (модуля- дня), вдоль оси уровней (усиление сигнала). Например, когда не выполнено достаточное условие Д_с<Д_к, можно уменьшить превы­шение сигнала над помехой за счет ширины спектра или за счет длительности. Это до­стигается увеличением основания кода при кодировании сигнала, сопровождающееся увеличением спектра сигнала, увеличением длительности передачи и уменьшением тре­буемого уровня мощности сигнала, т. е. уменьшением Д_с.

Используя геометрическое представление объема сигнала и канала автоматизированных систем управления технологическими процессами топливно-энергетической отрасли, можно сказать, что для их согласования необходимо, чтобы па­раллелепипед сигнала цели­ком помещался в таковом для канала (или сливался с ним).