Автоматизированная система управления технологическим процессом. Этапы создания АСУ ТП

1. Автоматизированная система управления технологическим процессом этапы создания АСУ тп

АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА
УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ
ПРОЦЕССОМ
ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ АСУ ТП

2.

• Процесс - это последовательная смена состояний какого-либо
объекта или системы, в ходе которой происходит изменение,
перемещение или запас материи, энергии и информации.
• Примеры объектов: промышленное производство, система
климата в помещении, получение химического продукта,
транспортные системы, выработка и распределение
электроэнергии, обработка информации и т.д.
• Материалы и энергия, основные составляющие технического
процесса. Информация является неотъемлемой
составляющей процесса, так как позволяет лучше использовать
материалы и энергию, организовать ход процесса.
• В ходе процесса надо знать значения параметров, по которым
оценивается правильность хода процесса, собирать информацию
об исходных материалах и конечном продукте, организационных
процедурах, обеспечить чёткий документооборот и др.

3.

• Промышленное производство — это сложный процесс
превращения сырья, материалов, полуфабрикатов и других
предметов труда в готовую продукцию, удовлетворяющую
потребностям человека с использованием специального
оборудования, энергии и обработкой информации, которая
обеспечивает правильную организацию хода и осуществление
процесса.

4. Производственный процесс — это совокупность всех действий людей и орудий труда, необходимых на данном предприятии для

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС — ЭТО СОВОКУПНОСТЬ
ВСЕХ ДЕЙСТВИЙ ЛЮДЕЙ И ОРУДИЙ ТРУДА, НЕОБХОДИМЫХ
НА ДАННОМ ПРЕДПРИЯТИИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ
ПРОДУКЦИИ
Производственный процесс состоит из следующих составляющих процессов:
•основные — это технологические процессы, в ходе которых происходят
изменения геометрических форм, размеров и физико-химических свойств
продукции;
•вспомогательные — это процессы, которые обеспечивают бесперебойное
протекание основных
• процессов (изготовление и ремонт инструментов и оснастки; ремонт
оборудования; обеспечение всеми видами энергий (электроэнергией, теплом,
паром, водой, сжатым воздухом и т.д.);
•обслуживающие — это процессы, связанные с обслуживанием как основных,
так и вспомогательных процессов и не создающие продукцию (хранение,
транспортировка, тех. контроль и т.д.).
•информационные - это процессы связанные с информационным
обеспечением производственного процесса (учет расхода материалов,
энергии, материальных средств, готовой продукции, информация о ходе
протекания процесса, износа, ремонта и замены оборудования, учет рыночной
конъюнктуры, необходимой рабочей силы и т.д. )

5. Производственный процесс   

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС

6. Пример: Производственный процесс завода газобетона. Заводы по производству автоклавного газобетона фирмы Hess полностью

автоматические и управляются при
помощи компьютеров.

7.

Технологический процесс – последовательность операций, которые необходимо
выполнить, чтобы из исходного сырья получить готовый продукт. Является частью
производственного процесса, который может иметь несколько различных
технологических процессов.
Автоматизация технологического процесса – совокупность методов и средств,
предназначенная для реализации системы или систем, позволяющиx осуществлять
управление самим технологическим процессом без или с
частичным участием человека. При этом, как, правило, за человеком остаётся
право принятия наиболее ответственных решений.
Технологический процесс состоит из последовательно выполняемых над данным предметом труда
технологических действий — операций.
Операции различаются также в зависимости от применяемых средств труда:
•ручные, выполняемые без применения машин, механизмов и механизированного инструмента;
•машинно-ручные — выполняются с помощью машин или ручного инструмента при непрерывном
участии рабочего;
•машинные — выполняемые на станках, установках, агрегатах при ограниченном участии рабочего
(например, установка,
•закрепление, пуск и остановка станка, раскрепление и снятие детали). Остальное выполняет
станок.
•автоматизированные — выполняются на автоматизированном оборудовании или автоматических
линиях.

8.

• Автоматизация - это процесс развития машинного
производства, при котором функции управления и контроля,
ранее выполнявшиеся человеком, передаются приборам и
автоматическим устройствам.

9.

Задачи автоматизации
1) увеличение производительности и оптимизации загрузки оборудования,
2) повышение качества продукции за счет точного соблюдения технологических
процессов,
3) обеспечение безопасности и улучшение условий труда,
4) увеличение коэффициента использования материала.
5) сокращения потребности в рабочей силе и систематическом повышении прибыли

10. Виды автоматизации

ВИДЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
Частичная (начальная) - обеспечивает автоматизацию рабочего цикла машин или использование
автомата в автономном режиме, автоматизируется работа отдельных машин и механизмов (в
первую очередь автоматизируются основные технологические операции).
Комплексная - это уровень автоматизации производства, при кoтoром весь комплекс операций
производств. Процесса, включая транспортирование и контроль продукции, осуществляется
системой автоматических машин и технологических агрегатов по заранее заданным программам и
режимам с помощью различных автоматических устройств, объединённых общей системой
управления. Это может быть единый взаимосвязанный комплекс (участок, цех, завод, комбинат,
электростанция, птицефабрика и т. п.), в котором предусмотрена комплексная
автоматизация операций производственного процесса.
Полная - высшая ступень автоматизации, которая предусматривает передачу функций
управления и контроля комплексно-автоматизированным производством автоматическим
системам управления.
Широко используются компьютернонтегрированные автоматизированные системы
(CIM-Computer Integrated Manufacturing), (TIA- Totally Integrated Automation), позволяющие
унифицировать получение, передачу, использование информации о производстве на всех уровнях
с целью получения максимальных эффективности производства.
Создаются автоматические участки, цеха, заводы с широким использованием микропроцессорной
техники и компьютеров, которые объединены информационными сетями.

11. Определение АСУТП

ОПРЕДЕЛЕНИЕ АСУТП
• АСУТП
–
человеко-машинная
система
управления,
обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку
информации в реальном масштабе времени, необходимую
для оптимизации управления в соответствии с принятым
критерием.
• Критерием управления АСУТП является соотношение,
характеризующее качество функционирования системы в
целом, и принимающее конкретные числовые значения в
зависимости от используемых управляющих воздействий.

12. Задачи, выполняемые системой автоматизации

ЗАДАЧИ, ВЫПОЛНЯЕМЫЕ
СИСТЕМОЙ
АВТОМАТИЗАЦИИ
измерение физических величин (давление, перепад давления, температура, сила тока,
напряжение, вибрация, расход, концентрация газа и т.д.), поступающих с датчиков;
• контроль состояний сигналов, поступающих с дискретных датчиков и сигнализаторов;
• регулирование параметров технологических процессов в автоматическом режиме, в
соответствии с заложенными в систему законами регулирования;
• дистанционное управление оборудованием в автоматическом режиме, в соответствии с
заложенными в систему алгоритмами;
• возможность отладки датчиков и исполнительных механизмов на работающей системе;
• управление оборудованием в ручном режиме по команде оператора с автоматизированных
рабочих мест (АРМ);
• визуализация параметров технологического процесса на АРМ, входящих в состав системы, в
форме мнемосхем, сообщений, трендов, отчетов и сводок;
• хранение истории изменения параметров технологического процесса.

13. Функции АСУТП – это совокупность действий системы, направленных на достижение определенной цели.

ФУНКЦИИ АСУТП – ЭТО СОВОКУПНОСТЬ ДЕЙСТВИЙ СИСТЕМЫ,
НАПРАВЛЕННЫХ НА ДОСТИЖЕНИЕ ОПРЕДЕЛЕННОЙ ЦЕЛИ.
Система управления технологическим процессом выполняет ряд функций,
объединенных по назначению в подсистемы:
информационная
управляющая
вспомогательная
• сбор и первичная обработка
• регулирование отдельных
• сбор и обработка данных о
информации;
технологических параметров;
состоянии технического и
• расчет показателей качества
• программно-логическое
продуктов;
управление;
• расчет технико-экономических • оптимальное управление.
показателей;
• контроль и техническая
диагностика ТП.
программного обеспечения
АСУТП.

14. Стадии и этапы создания АСУТП

СТАДИИ И ЭТАПЫ СОЗДАНИЯ
АСУТП
Стадии и этапы создания АСУТП выделяются как части процесса создания по соображениям
рационального планирования и организации работ, заканчивающихся заданным результатом.
ГОСТ 34.601-90 рекомендует нижеследующую последовательность стадий и этапов работ по
созданию АСУТП.
1. Стадия "Формирование требований к АСУТП" включает в себя выполнение следующих
этапов:
Обследование объекта и обоснование необходимости создания АСУТП;
Формирование требований Заказчика к АСУТП;
Оформление Отчета о выполненной работе, и Заявки на разработку АСУТП.
2. Стадия "Разработка концепции АСУТП" заключается в выполнении следующих этапов:
Изучение объекта автоматизации;
Проведение необходимых научно-исследовательских работ;
• Разработка вариантов концепции АСУТП и выбор варианта концепции АСУТП в соответствии
с требованиями Заказчика.
3. Стадия "Техническое задание" заключается в единственном, но чрезвычайно
ответственном этапе:
Разработка и утверждение Технического задания на создание АСУТП.
4. Стадия "Эскизный проект" состоит из следующих этапов:
Разработка предварительных проектных решений по Системе и ее частям;
Разработка документации на АСУТП и ее части.

15.

5. Стадия "Технический проект" состоит из следующих этапов:
Разработка проектных решений по Системе и ее частям;
Разработка документации на АСУТП и ее части;
Разработка и оформление документации на поставку изделий для комплектования АСУТП и
технических требований (технических заданий) на их разработку;
Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта.
6. Стадия "Рабочий проект (Рабочая документация)" включает в себя следующие этапы:
Разработка рабочей документации на АСУТП и ее части;
Разработка и конфигурация программного обеспечения.
7. Стадия "Ввод в действие" состоит из следующих этапов:
Подготовка объекта автоматизации к вводу АСУТП в действие;
Подготовка персонала;
Комплектация АСУТП поставляемыми изделиями (программными и техническими
средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями);
Строительно-монтажные работы;
Пусконаладочные работы;
Проведение Предварительных испытаний;
Проведение Опытной эксплуатации;
Проведение Приемочных испытаний.
8. Стадия "Сопровождение АСУТП" включает в себя:
Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами;
Послегарантийное обслуживание.

16. Структура АСУТП

СТРУКТУРА АСУТП
Данный уровень системы реализован в виде двух
основных подсистем:
технологическим
•Диспетчерское
распределённойуправление
системы управления
(РСУ),
процессом базируется
на персональных
предназначенной
для управления
технологическими
компьютерах.
процессами
совместно с оперативным персоналом в
режиме реального времени;
Уровень 3
• системы противоаварийной защиты (ПАЗ),
Диспетчерское
управление ТП
предназначенной для автоматического перевода
(SCADAтехнологического процесса в безопасное состояние
системы)
при возникновении аварийных ситуаций.
Диспетчерский интерфейс реализуется
Включает набор датчиков и исполнительных
Уровень 2
SCADA-системой. Данный уровень
устройств, встраиваемых в конструктивные
Непосредственное управление
предназначен
для
визуализации
(промышленные
контроллеры)
узлы технологического оборудования и
данных в производственном процессе и
предназначенных для сбора первичной
оперативного
комплексного
информации и реализации исполнительных
управления различными агрегатами.
воздействий.
Уровень контроллеров, служит для
Уровень 1
непосредственного автоматического
Ввод-вывод
управления технологическими
(датчики/ исполнительные устройства)
процессами с помощью
промышленных контроллеров.

17. Режимы работы АСУТП

РЕЖИМЫ РАБОТЫ АСУТП
Для АСУТП характерно наличие двух режимов работы:
автоматизированный
автоматический
• ручное управление;
• супервизорное управление;
• режим «советчика»;
• непосредственное цифровое
• диалоговый режим.
управление.

18. Схемы управления в АСУТП

СХЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ В АСУТП
Управление
в режиме
сбора
данных
Управление
Супервизорное
Непосредственное
в режиме
управление
цифровое
советчика
управление
оператора
В этой схеме АСУТП используется в замкнутом
Управляемый объект
Датчик
Подсоединение
Все
необходимые
осуществляется
управляющие
контуре,
т.е. установки
регуляторам
задаются
В
режиме
непосредственного
цифрового
посредством
воздействия
устройства
вычисляются
сопряжения
ЭВМ в
непосредственно системой. Задачей режима
управления
(НЦУ)
используемые
супервизорного
управления
является
с объектом
соответствии
(УСО).сигналы,
с моделью
для
приведения
в действие
управляющих
поддержание
технологического
процесса
вблизи
Измеряемые
величины
преобразуются
технологического
процесса,
органов,
поступают
изЭти
АСУТП,
а
оптимальной
рабочей
точки
путем
оперативного
в цифровую
форму.
величины
по
результаты
вычислений
воздействия
на него.
В этом
одно из главных
регуляторы
вообще
исключаются
из
соответствующим
формулам
предоставляются
оператору в
преимуществ
данного режима.
ДаннаяНЦУ
схема
системы управления.
Концепция
преобразуются
в
технические
единицы
печатном
виде
(или
в
виде
отличается
отзаменить
схемы режима
советчика
позволяет
регуляторы
с
в
ЭВМ.
сообщений
на
дисплее).
Оператор
оператора
тем,
что
после
вычисления
значений
задаваемой уставкой. Рассчитываются
Результаты
вычислений
управляет
процессом,
изменяя
уставок,
последние
преобразуются
в величины,
реальные
воздействия,
которые
в виде
которые
можно
использовать
для
изменения
регистрируются
устройствами
установки
регуляторов.
Режим
соответствующих сигналов передаются
настроек
регуляторов.
Если
регуляторы
вывода
АСУТПобеспечивает
для
последующего
советчика
хорошие
непосредственно
на
управляющие
органы.
воспринимают
напряжения,
то
величины
изучения
технологического
процесса
возможности
для
проверки
новых
Уставки вводятся в АСУ оператором
или
вырабатываемые ЭВМ, должны быть
в различных
условиях
его по
моделей
технологических
ЭВМ,
выполняющей
расчеты
преобразованы
в двоичные
коды, которые
далее
прохождения.
процессов.
АСУТП
может
оптимизации
процесса.
Оператор
должен
с помощью цифро-аналоговых преобразователей
На основе
этого
можно
построить
или
иметь
возможность
изменять
уставки,
отслеживать
возникновение
преобразуются
в напряжения
соответствующего
уточнить
математическую
модель
контролировать
некоторые
избранные
ситуаций,
так что
уровня
и аварийных
знака.
Оптимизация
технологического
переменные,
изменять
диапазоны
управляемого
процесса.
процесса
в этом режиме
выполняется
оператор
имеет
возможность
допустимого
изменения
измеряемых
периодически,
например,
один
раз как
в день.
Дляизс
Данная
схема
используется
одна
уделять
больше
внимания
работе
этого
оператор
должен
ввести
новые
переменных,
изменять
параметры
обязательных
подсхем
управления
установками,
при
этом
АСУТПв
коэффициенты
уравнения
контуров
настройки,
авследить
также
должен
иметь доступ
к
других
более
сложных
может
за схемах
большим
числом
управления.
управляющей программе.
управления
технологическими
аварийных
ситуаций, чем
процессами.
оператор.

19. Обеспечение АСУТП

Техническое обеспечение
средства получения, преобразования,
передачи и отображения информации;
средства вычислительной техники,
управляющие устройства;
исполнительные устройства
Программное обеспечение
базовое программное обеспечение;
прикладное программное
обеспечение.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСУТП
Информационное обеспечение
Математическое обеспечение
представляет собой комплекс
математических методов, моделей и
алгоритмов, используемых при разработке
и функционировании системы управления.
перечень и характеристики сигналов;
описание систем классификации и
кодирования технической и техникоэкономической информации;
описание массивов информации, форм
документов и видеокадров;
описание нормативно-справочной
информации.

20. Обеспечение АСУТП

Метрологическое обеспечение
совокупность работ, проектных решений,
технических и программных средств, а
также различного рода организационных
мероприятий, обеспечивающих заданную
точность измерений.
Лингвистическое обеспечение
строится на основе следующих принципов:
образное представление информации и
выполняемых функций;
иерархическая структура поиска;
интуитивно понятное кодирование информации,
выводимой оператору;
применение небольшого числа простых и
наглядных правил.
ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСУТП
Организационное обеспечение
представляет собой совокупность
документов, регламентирующих
деятельность персонала АСУ ТП и его
взаимодействие с оперативным персоналом
в условиях функционирования системы
управления.
Оперативный персонал
состоит из операторов-технологов,
осуществляющих контроль и управление
ТОУ на основании информации и
рекомендаций по управлению,
выработанных в АСУ, и эксплуатационного
персонала, обеспечивающего правильность
функционирования комплекса технических
средств АСУТП.