Общая характеристика автоматизированных систем управления технологическими процессами

Термины и определения

Основные термины и определения, применяемые в автоматизированных системах управлениях технологическим процессами следующие:

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП)-автоматизированная система управления для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический процесс управления в соответствии с принятым критерием управления.

Автоматизированная система управления (АСУ)-человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности.

Технологический объект управления (ТОУ)-совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим технологическим инструкциям или регламентам технологического процесса производства.

Критерий управления-соотношение, характеризующее качество работы ТОУ, и принимающее числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий.

Автоматизированный технологический комплекс (АТК)-совокупность совместно функционирующих АСУ ТП и ТОУ.

Подсистема-часть АСУ ТП, выделенная по функциональному или структурному признаку, отвечающему конкретным целям и задачам.

Комплекс технических средств (КТС)-совокупность вычислительных и управляющих устройств, средств преобразования, отображения и регистрации сигналов, устройств передачи и обработки сигналов и данных исполнительных устройств, достаточная для выполнения всех функций АСУ ТП.

Функциональная структура-структура, элементами которой являются функции АСУ ТП, а связи между элементами отражают порядок реализации функций.

Техническая структура-структура, элементами которой являются КТС, а связи между ними представляют собой линии связи в АСУ ТП.

Организационная структура-структура взаимодействия оперативного персонала АСУ ТП.

Оперативный персонал-технологи-операторы АТК, осуществляющие управление ТОУ, и эксплуатационный персонал.

Эксплуатационный персонал-инженеры, сменные дежурные операторы и другие, обеспечивающие правильность функционирования КТС.

Техническое обеспечение-комплекс технических средств, предназначенных для обеспечения работы АСУ ТП.

Информационное обеспечение-совокупность системы классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации, сигналов, характеризующих состояние АТК, массивов данных и документов, необходимых для выполнения всех функций АСУ ТП.

Организационное обеспечение-совокупность описаний функциональной, технической и организационной структур, инструкций и регламентов для оперативного персонала АСУ ТП, обеспечивающее заданное функционирование АТК.

Математическое обеспечение-совокупность математических методов, моделей и алгоритмов для решения задач, и обработки информации с применением вычислительной техники в АСУ ТП.

Программное обеспечение-совокупность программ, обеспечивающая реализацию функций АСУ ТП, заданное функционирование КТС и предполагаемое развитие системы.

Общее программное обеспечение-часть программного обеспечения АСУ ТП, представляющая собой совокупность программ, поставляемая в комплекте со средствами вычислительной техники.

Специальное программное обеспечение-часть программного обеспечения, представляющая собой совокупность программ, разрабатываемая при создании системы и включающая программы реализации ее функций.

Функция-круг действий АСУ ТП, направленных на достижение частной цели управления

Информационная функция-функция, целью которой является сбор, преобразование, хранение информации о состоянии ТОУ, представление этой информации оперативному персоналу или передача ее для последующей обработки.

Управляющая функция-функция, целью которой является выработка решений и осуществление управляющих воздействий на ТОУ.

Вспомогательная функция-функция, обеспечивающая решение внутрисистемных задач.

Функции автоматизированных систем управления технологическими процессами

Функции АСУ ТП подразделяются на информационные, управляющие и вспомогательные.

Информационные:

Централизованного контроля

Измерение, оперативное отображение и регистрация значений технологических параметров и показателей состояния оборудования;

Обнаружение, оперативное отображение, регистрация и сигнализация отклонений значений технологических параметров и показателей состояния оборудования от установленных пределов;

Контроль, оперативное отображение, регистрация и сигнализация срабатывания блокировок и защит;

Оперативное отображение и регистрация результатов математических и логических операций, выполняемых КТС.

Вычислительных и логических операций

Косвенные измерения технологических параметров и показателей состояния оборудования;

Вычисление и анализ обобщенных показателей оценки текущего состояния ТОУ и его составляющих;

Анализ срабатываний и блокировок защит;

Диагностика протекания технологического процесса и состояния оборудования;

Прогнозирование хода технологического процесса и состояния оборудования;

Расчет технико-экономических и эксплуатационных показателей функционирования ТОУ;

Подготовка информации и выполнение процедур обмена информацией со смежными и вышестоящими системами управления.

Управляющие

Определение рационального режима ведения технологического процесса;

Формирование и передача на входы исполнительных устройств управляющих воздействий;

Выдача оператору рекомендаций по управлению технологическим процессом;

Вспомогательные

Обеспечение алгоритма функционирования системы;

Формирование информационных массивов;

Ведение информационной базы;

Диагностика состояния КТС.

Перечень функций конкретной АСУ ТП устанавливается техническим заданием на создание АСУ ТП. Функции АСУ ТП можно реализовать в следующих режимах:

ü  информационно-советующем, при котором средства ВТ вырабатывают и выдают оперативному персоналу рекомендации по управлению процессом;

ü  комбинированном, при котором средства ВТ изменяют уставки и параметры настройки локальных систем управления;

ü  прямого управления, при котором средства ВТ обеспечивают непосредственное управление исполнительными устройствами.

 

Состав автоматизированных систем управления технологическими процессами

 

Выполнение АСУ ТП функций по контролю и управлению ТОУ обеспечивается взаимодействием следующих ее составных частей:

Техническое обеспечение - комплекс технических средств: получения информации о состоянии ТОУ, формирования и передачи информации, локального регулирования и управления, вычислительной техники, представления информации оперативному персоналу, передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ, исполнительные устройства.

Программное обеспечение, состоящее из общего и специального. Общее программное обеспечение-организующие и диспетчирующие, транслирующие программы, библиотеки стандартных программ.

Специальное программное обеспечение-программы контроля и управления, реализующие функции АСУ ТП.

Информационное обеспечение - единая система, классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации, справочная и оперативная информация.

Организационное обеспечение - описание функциональной, технической и организационной структур; инструкции и регламенты для оперативного персонала.

Оперативный персонал - технологи-операторы АТК, осуществляющие управление ТОУ; эксплуатационный персонал, обеспечивающий заданное функционирование системы в целом.

 

 

Классификация автоматизированных систем управления технологическими процессами

 

Общеотраслевые руководящие материалы по созданию и применению АСУ ТП в отраслях промышленности ОРММ-2 для классификации АСУ ТП устанавливают следующие признаки:

• уровень, занимаемый системой в организационно-производственной иерархии;
• характер протекания управляемого технологического процесса во времени, определяемый непрерывностью или дискретностью поступления исходных материалов, сырья и реагентов, наличием или отсутствием длительных установившихся и переходных режимов функционирования ТОУ, наличием и длительностью дискретных операций по переработке входных потоков;
• информационная мощность, характеризуемая числом технологических переменных, измеряемых или контролируемых в данной АСУ ТП;
• уровень функциональной надежности АСУ ТП, влияющий на показатели ее эффективности;
• тип функционирования АСУ ТП, характеризуемый совокупностью информационных и управляющих функций системы.