Основы АСУ ТП

Опубликовано 29.03.2018

АСУЗ, АСУ ТП и КИП

Рассмотрим типичную АСУ ТП на примере опасного непрерывного производства.

Комплексная автоматизация:

• Автоматизация технологических процессов
• Автоматизация зданий (АСУЗ)

Автоматизация технологических процессов:

• АСУ ТП (системы управления)
• КИП (полевое оборудование)

Автоматизация зданий (АСУЗ):

• Автоматизация систем электроснабжения
• Автоматизация систем водоснабжения и водоотведения
• Автоматизация систем отопления, вентиляции и кондиционирования (HVAC)
• Автоматизация систем пожаротушения

АСУ ТП:

• Аппаратное обеспечение АСУ ТП (hardware)
• Программное обеспечение АСУ ТП (software)

Аппаратное обеспечение АСУ ТП

Аппаратное обеспечение АСУ ТП:

• Шкафы АСУ ТП
• Автоматизированные рабочие места (АРМ)
• Сети

Шкафы АСУ ТП:

• Серверные шкафы (серверы, рабочие станции, KVM-консоли)
• Сетевые шкафы (патч-панели, коммутаторы и маршрутизаторы)
• Системные шкафы (контроллеры, корзины расширения ввода-вывода)
• Кроссовые шкафы (клеммники для подключения полевых устройств, реле, искробезопасные барьеры, терминальные платы для связи полевых устройств с модулям ввода-вывода)

Системные шкафы:

• Шкафы системы управления процессом (PCS)
• Шкафы систем безопасности (Safety)

Шкафы систем безопасности (ПАЗ):

• Шкафы системы останова процесса (PSD)
• Шкафы системы аварийного останова процесса (ESD)
• Шкафы системы обнаружения пожара и загазованности (F&G)

Кроссовые шкафы:

• Искробезопасные кроссовые шкафы (intrinsically safe marshalling cabinets)
• Неискробезопасные кроссовые шкафы

Автоматизированные рабочие места (workstations):

• АРМ операторов
• АРМ инженеров-программистов системы управления процессом
• АРМ инженеров-программистов систем безопасности
• АРМ технологов
• АРМ КИП

АРМ:

• Мониторы
• Клавиатура
• Мышь
• KVM-коммутатор

Сети:

• Промышленные сети
• Компьютерные сети

Сети	Что связывают
Сеть управления (control network)	Контроллеры и станции управления
Сеть безопасности (safety network)	Контроллеры и станции ПАЗ
Заводская компьютерная сеть	Серверы и рабочие станции
Сети KVM	KVM-коммутаторы и рабочие станции
Сети связи систем управления и систем безопасности	Контроллеры управления и контроллеры ПАЗ
Сеть связи системы управления с подсистемами	Контроллеры управления процессом и контроллеры управления инженерными системами здания (BMS)
Волоконно-оптическая сеть (ВОЛС)	Здания между собой

Шкафы АСУ ТП

Общее для всех шкафов:

• Шина защитного заземления
• Изолированная шина инструментального заземления
• Концевые выключатели контроля открытия дверей
• Лампа внутреннего освещения шкафа с розеткой ~220В
• Термостат для управления нагревателем
• Нагреватель
• Датчик температуры в шкафу
• Датчик контроля дыма
• Замок с ключом

Общее для всех шкафов кроме кроссовых:

• Термостат для управления вентиляторами
• Вентиляторы
• Датчики потока для контроля работы вентиляторов

Общее для всех искробезопасных кроссовых шкафов:

• Изолированная шина искробезопасного заземления

Программное обеспечение АСУ ТП

Программное обеспечение АСУ ТП:

• Системное ПО
• Прикладное программное обеспечение АСУ ТП

Прикладное программное обеспечение АСУ ТП:

• Среда разработки и среда исполнения РСУ
• Программа РСУ (программы контроллеров управления и программы операторских станций)
• Среда разработки ПАЗ
• Программы контроллеров безопасности

Системное ПО:

• Операционные системы
• Антивирусное ПО
• ПО резервного копирования

Разделение задач между контроллерами и операторскими станциями РСУ

РСУ	Задачи
Контроллер РСУ	Управляет технологическим процессом в реальном времени, обменивается данными с другими контроллерами, серверами и станциями оператора.
Операторская станция РСУ	Предоставляет оператору графический интерфейс (HMI) для присмотра за технологическим процессом.

Если выключить станцию оператора, то процесс не остановится.

Три основные функции HMI

1. Визуализация технологических процессов
2. Аварийные сообщения
3. Графики переходных процессов

Логика контроллеров РСУ и ПАЗ

Логика, Trip сигналы и типы кнопок контроллеров РСУ и ПАЗ

Контроллеры	Логика	Сигнал Trip	Тип кнопок
PCS	Положительная	1	нормально открытые
PSD	Отрицательная	0	нормально закрытые
ESD	Отрицательная	0	нормально закрытые
F&G	Положительная	1	нормально открытые

Сигнал Trip

Сигнал Trip — сигнал аварийного останова, который переводит оборудование в безопасное состояние.

В системах управления с положительной логикой триповый сигнал — логическая единица (TRUE), в системах управления с отрицательной логикой — логический ноль (FALSE).

Сравнение работы нормально открытых и нормально закрытых электропневматических отсечных клапанов

В аварийной ситуации (по сигналу Trip, при отключении питания или сжатого воздуха) нормально открытый клапан открывается, а нормально закрытый клапан закрывается.

(продолжение следует)

---

Проектирование АСУ ТП не только по ГОСТ…

Сухой контакт или мокрый?

Что такое АСУ ТП?

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) — это комплекс программных и технических средств, предназначенных для создания систем автоматизации управления технологическим оборудованием и производственными процессами  на предприятиях (автоматизация производства). АСУ ТП – комплексное  решение, обеспечивающее автоматизацию основных технологических операций на производстве в целом или каком-то его участке, выпускающем относительно завершенный продукт (промышленная автоматизация). АСУ ТП может состоять из отдельных систем автоматического управления (САУ) и комплексных устройств, объединенных единым решением для автоматизации технологических процессов с целью обеспечения максимальной эффективности решения производственных задач. 

Обычно структура АСУ ТП представлена единой системой операторского управления технологическим процессом, куда входят один или нескольких пультов управления; средства сбора, передачи, обработки и архивирования информации о ходе производственного процесса; типовое оборудование: датчики, контроллеры и другие средства автоматизации. Для информационной связи всех подсистем используются промышленные сети. Режим и качество технологических процессов, состояние механизмов и машин контролируется средствами автоматизации, осуществляется постоянная диагностика АСУ ТП.

Разработка и внедрение систем АСУ ТП состоят из цепи взаимосвязанных процессов, включающих в себя проектирование АСУ ТП, программное  обеспечение, программирование  контроллеров, диагностирование АСУ ТП,  диспетчеризацию.

Эти системы необходимы для продуктивной, экономически выгодной, стабильной и безопасной деятельности предприятий в промышленной сфере. Повысить качество производства, оптимизировать производственные процессы, добиться надежного контроля реализации каждого из его этапов — все эти возможности дает автоматизация систем управления технологическими процессами. Наконец, еще одна возможность, которую дает комплексная автоматизация производства — это непрерывное получение данных, необходимых для того, чтобы контролировать технологический процесс, управлять им.

 

Разработка АСУ ТП должна осуществляться в соответствии с целым рядом требований:

·  проектирование АСУ ТП выполняется так, чтобы готовая система имела открытую и гибкую архитектуру;

·  структура АСУ ТП, уровни системы должны создаваться таким образом, чтобы различные подсистемы имели возможность взаимодействия и интеграции;

·  в случае, если создание АСУ ТП выполняется в условиях, когда на предприятии уже функционирует ряд аналогичных подсистем, новый функционал должен иметь возможность интеграции с ними, в том числе и при условии, что действующие системы АСУТП разработаны другими производителями;

·  проект АСУ ТП должен допускать поэтапный ввод системы в эксплуатацию, ее наращивание и развитие.

 

Данные требования к АСУ ТП обусловлены необходимостью добиться того, чтобы автоматизация технологического производства осуществлялась в комфортном для предприятия режиме. В случае, если они не будут выполнены, велик риск того, что автоматизация управления производством будет сопряжена с необходимостью полной остановки производственных процессов, колоссальных временных затрат и т.п.

В каждом случае проектирование АСУТП должно выполняться после тщательного анализа имеющихся на предприятии производственных процессов. Автоматизация процессов производства должна не только переводить выполнение ряда операций в автоматический режим, но и оптимизировать их. Конкретные функции, состав АСУ ТП должны определяться как текущими потребностями предприятия, так и перспективами его развития, планами производственной либо иной деятельности.

 

Автоматизированная система управления предприятием — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Эта статья или раздел описывает ситуацию применительно лишь к одному региону (УССР), возможно, нарушая при этом правило о взвешенности изложения. Вы можете помочь Википедии, добавив информацию для других стран и регионов.

Автоматизированная система управления предприятием (АСУП) — комплекс программных, технических, информационных, лингвистических, организационно-технологических средств и действий квалифицированного персонала, предназначенный для решения задач планирования и управления различными видами деятельности предприятия. К категории АСУП принято относить реализации методологий MRP и ERP.

История развития советских автоматизированных систем управления (АСУ) начинается в 1960-х годах. Первой была разработана и внедрена АСУ Львовского телевизионного завода — АСУП «Львов». Работы на Львовском телевизионном заводе начались еще в 1963 году, когда академик Виктор Михайлович Глушков предложил эту работу Скурихину Владимиру Ильичу и Шкурбе Виктору Васильевичу, сотрудникам Института кибернетики АН УССР. Но поскольку Скурихин В. И. в то время был занят разработкой системы «Авангард» в г. Николаеве, то он предложил эту работу своему аспиранту Кузнецову Владимиру Константиновичу в качестве темы кандидатской диссертации. В 1963 году В. К. Кузнецов и В. В. Шкурба разработали эскизный проект системы «Львов»: Кузнецов В. К. — в части Вычислительного комплекса, работающего в режиме реального времени с 30 внешними терминалами приема-передачи данных и другими дополнительно разработанными внешними устройствами сбора информации; Шкурба В. В. — в части разработки моделей оптимального оперативного управления основными цехами завода. Конструирование и создание вычислительного комплекса системы было выполнено специальным конструкторским бюро математических машин и систем Института кибернетики АН УССР (СКБ ММС ИК АН УССР).

В 1965 году в Институте кибернетики был создан отдел АСУП под руководством В. В. Шкурбы.^[1]

Большой вклад в разработку системы внесли также сотрудники Львовского телевизионного завода, которые к тому времени были организационно объединены в ИВЦ завода.

На заключительном этапе работ по подготовке к сдаче государственной комиссии системы «Львов» активное участие принял Владимир Ильич Скурихин. Система «Львов» была сдана Государственной комиссии в июле 1967 года.

В декабре того же года В. К. Кузнецову и В. В. Шкурбе «за разработку и внедрение системы управления предприятием» была присуждена премия Ленинского комсомола ЦК ВЛКСМ. А в декабре 1970 года основным создателям системы «Львов» за её разработку и внедрение во главе с В. М. Глушковым была присуждена Государственная премия Украинской ССР в области науки и техники. Наиболее полно материалы по системе «Львов» нашли своё отражение в журнале «Механизация и автоматизация управления», № 3 за 1969 год.

Дальнейшее развитие АСУ осуществлялось в направлении создания комплексных АСУ, интегрированных систем управления. Это системы РАСУ, ОГАС, АСУНТ и другие^[2].

АСУП производственного предприятия, как правило, включает в себя подсистемы управления:^[3]

• складами
• поставками
• персоналом
• финансами
• конструкторской и технологической подготовкой производства
• номенклатурой производства (в том числе систему управления каталогом)
• оборудованием
• оперативного планирования потребностей производства

В области образования под АСУП, как правило, понимают систему управления обучением. Примером может служить система Moodle. Одной из первых отечественных систем управления учебным процессом, является комплекс информационных систем «АСУ ВУЗ». В настоящее время активно развивается АСУ ВУЗ «Universys WS», оперативно учитывающая изменяющиеся реалии современного образования.

• Зайцев Н. Г. Математическое обеспечение автоматизированных систем управления. — М., «Знание», 1974 — 60 с.
• Зайцев Н. Г. Информационное и математическое обеспечение АСУП. — Киев, 1974—143 с.

Безопасность систем управления — Википедия

Безопасность систем управления — это предотвращение преднамеренных или непреднамеренных помех правильной работе промышленных автоматизированных систем управления (АСУ). Эти системы сегодня управляют всеми основными видами деятельности, в том числе ядерной и иной электроэнеретикой, добычей и транспортировкой нефти, водоснабжением, транспортом, связью и различными иными производствами и процессами. АСУ включают в себя компьютеры, сети, операционные системы, приложения и программируемые и непрограммируемые контроллеры. Почти каждый из этих элементов может содержать уязвимости безопасности. Обнаружение в 2010 году зловреда Stuxnet продемонстрировало уязвимость АСУ в отношении кибер-инцидентов. С тех пор правительства различных стран стали принимать правила кибербезопасности, требующие повышенной защиты систем управления, ответственных за критическую инфраструктуру.

Безопасность систем управления включает в себя безопасность промышленных систем управления (ICS), безопасность диспетчерского управление и сбора данных (SCADA), безопасность управления технологическими процессами, промышленную сетевую безопасность и системы управления кибербезопасностью.

Нарушение в безопасности АСУ ТП может привести к катастрофическим последствиям в том, что касается человеческих жертв, негативного воздействия на окружающую среду, ущерба производственной цепочке, ущерба оборудованию, кражи конфиденциальной информации и ущерба имиджу той или иной компании.

За последние годы было отмечен ряд сбоев в работе систем управления, имевших более или менее серьезные последствия и вызванных как стечением обстоятельств, так и злоумышленными действиями. Вот некоторые из них:

• Веерное отключение электроэнергии в ряде регионов США и Канады в 2003 году. Причиной аварии считается совпадение ряда неблагоприятных факторов, в том числе перегрузка сети и компьютерный сбой.
• Авария в 2005 году на электроподстанции № 510 «Чагино», в результате которой электроснабжения было лишено ряд районов Москвы, Московской области и прилегающих областей. Причиной аварии считается совпадение ряда неблагоприятных факторов: изношенность оборудования, жара, непрофессионализм сотрудников.
• Атака промышленного зловреда Stuxnet, поразившего в 2010 году иранские промышленные предприятия, связанные с ядерной программой страны^[1].
• Катастрофа в 2011 году а АЭС Фукусима. Её причиной стал отказ по общей причине оборудования после землетрясения и цунами.
• Отключение в конце 2015 года электроснабжения в ряде регионов Украины (Ивано-Франковской, Черновицкой и Киевской областях). Причиной аварии стало воздействие зловреда Industroyer, внедренного, согласно представителям украинских компаний и спецслужб, российскими хакерами^[2]. Сбой электроснабжения повторился в конце 2017 года. Укрэнерго вновь обвинило в этом злоумышленников из России^[3].

Промышленные системы автоматизации и управления стали гораздо более уязвимыми из-за тенденций, которые наблюдаются в последние 15-20 лет. Основными причинами этого являются:

• Всё более широкое распространение стандартных коммерческих программ (COTS) и протоколов. Интеграция таких технологий, как MS Windows, SQL и Ethernet, означает, что АСУ ТП теперь часто уязвимы для вредоносного программного обеспечения, которые воздействуют и на сети общего пользования.
• Интеграция предприятия (с использованием заводских, корпоративных и даже общедоступных сетей) означает, что часто устаревшие системы управления технологическими процессами сегодня подвергаются воздействиям, которые не учитывались при их разработке.
• Функциональная избыточность оборудования АСУ. Широкое применение сложных программируемых контроллеров и процессоров для управления стандартными и простыми технологическими процессами с заранее известным диапазоном параметров там, где может быть достаточно применение решений немодифицируемой, так называемой «жесткой логики» делает их уязвимыми для сбоев или для перепрограммирования и контроля со стороны злоумышленников.
• Рост спроса на удаленный доступ. Круглосуточный доступ 7/7 для инженерных, эксплуатационных или технических служб, наряду с удобством, означает и повышенный риск небезопасных или злоумышленных подключений к системам управления.
• Доступность информации. Руководства по использованию систем управления являются доступными как для законных пользователей, так и для злоумышленников.

Увеличение числа и быстрое изменение видов угроз автоматизированным систем управления предприятий произошло в начале XXI века. При том, что широкое внедрение АСУ ТП происходило несколькими десятилетиями раньше, когда уровень подобных угроз был на порядки ниже, важным является анализ созданных тогда систем с учетом современного уровня угроз^[4].

• Подробный аудит сетевой безопасности предприятий и их АСУ ТП. Особое внимание необходимо уделять архитектуре тех систем, которые были построены несколько десятилетий назад, когда уровень опасности находился на гораздо более низком уровне. Аудит рисков отказа АСУ по общей причине.
• Отказ от избыточных систем с перепрограммируемой логикой. Когда число выполняемых задач управления изначально известно, целесообразным является переход на изолированные от внешних сетей систем с заранее заданной жесткой логикой, вмешательство в которые извне практически невозможно.
• Внедрение так называемых «систем диверсной защиты» (diverse actuation system), когда существующая АСУ дополняется другой, построенной на иных программных или аппаратных средствах и решающей основные задачи безопасности. Подобные системы уже применяются на некоторых АЭС и рекомендуются к ещё большему применению МАГАТЭ^[5], так как снижают риск отказа по общей причине — не только от из-за ошибки программирования или злонамеренной хакерской атаки, но и таких явлений как перегрев из-за отказа системы кондиционирования, пожар, затопление при тушении пожара и пр. Подобные системы защиты реализованы, например, Московским заводом «Физприбор» на Нововоронежской АЭС и в настоящее время внедряются французской компанией Orano на британской АЭС в Hinkley Point. Однако подобный принцип применим не только к атомной промышленности, но и к любым системам управления опасными технологическими процессами.

Принято считать, что одной первых стран, проявивших озабоченность не просто по поводу кибербезопасности, а именно безопасности систем управления, стали США. В частности, американской правительственной Компьютерная группа реагирования на чрезвычайные ситуации (CERT) учреждена программа безопасности систем управления (CSSP)^[6], которая предоставляет большой набор бесплатных национальных стандартов и технологий^[7] (NIST), касающихся безопасности системы управления.

Все большую и большую обеспокоенность этими вопросами проявляют и европейские страны. Так, например, в ФРГ вопросами информационной безопасности занимается Федеральное управление по информационной безопасности (Das Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik) а вопросами критически значимых объектов национальной ИТ-инфраструктуры и экономики в том числе и безопасности систем управления Национальный центр кибербезопасности. Кроме того, по инициатитве министерства обороны и министерства иностранных дел Германии создаётся новая структура — Агентство по инновациям и кибербезопасности (Agentur für Innovation in der Cybersicherheit)^[8].

Россия, согласно индексу кибербезопасности за 2017 год^[9], который публикует Международный союз электросвязи (ITU), вошла в группу лидирующих стран и занимает десятое место — перед Японией и Норвегией и после Франции и Канады. Вопросами безопасности промышленных систем на государственном уровне в ней занимается Федеральная служба по техническому и экспортному контролю (ФСТЭК России) подотчетная Министерству обороны. В России с апреля 2017 года действует введённый приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 1 июня 2016 г. N 469-ст национальный стандарт ГОСТ Р МЭК 62443-3-3-2016 «Требования к системной безопасности и уровни безопасности»^[10]. Этот стандарт гармонизирован с международными стандартами безопасности АСУ ТП.

Международные стандарты безопасности АСУ ТП[править | править код]

Разработанный Международной ассоциацией автоматизации стандарт ISA/IEC-62443 представляет собой ряд протоколов, технических отчетов и соответствующей информации, которые определяют процедуры внедрения электронно-защищенных промышленных систем автоматизации и управления. Этот стандарт применяется к конечным пользователям, системным интеграторам, специалистам по безопасности и производителям систем управления, отвечающим за производство, проектирование, внедрение или управление системами промышленной автоматизации и управления.

Этот стандарт изначально назывался ANSI/ISA-99 или ISA99, по названию Международной ассоциации автоматизации (ISA), которой они были созданы. В 2010 году из-за согласования документов ISA и ANSI с соответствующими стандартами Международной электротехнической комиссии (IEC) стандарт был переименован в ANSI/ISA-62443.

РД 153-34.1-35.522-98 Типовая инструкция по эксплуатации АСУ ТП теплоэнергетического оборудования ТЭС

РОССИЙСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ
И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»

 

 

 

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ
ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ АСУ ТП
ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО

ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС

 

 

РД 153-34.1-35.522-98

 

 

 

Разработано Открытым акционерным обществом «Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС»

Исполнитель В.А. СУВОРОВ

Утверждено Приказом Департамента стратегии развития и научно-технической политики РАО «ЕЭС России» 04.03.98

Первый заместитель начальника А.П. БЕРСЕНЕВ

 

 

 

Срок первой проверки настоящего РД — 2006 г.,
периодичность проверки — один раз в 5 лет.

 

 

 

Ключевые слова: эксплуатация, АСУ ТП, ПТК, системы, функции, АРМ, дежурный персонал.

 

 

 

ТИПОВАЯ ИНСТРУКЦИЯ ПО ЭКСПЛУАТАЦИИ АСУ ТП ТЕПЛОЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ ТЭС

РД 153-34.1-35.522-98 Введено впервые

 

 

 

Дата введения	2001	—	12	—	01
	год	—	месяц	—	число

 

 

 

Настоящая Типовая инструкция распространяется на цеха ТАИ (АСУ ТП), эксплуатирующие АСУ ТП на ТЭС Российской Федерации, устанавливает состав и