АСУ ТП — типовая структура
2010/04/29 13:21:56
Автоматизированная система управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) — собирательный термин, имеющий отношение ко всему многообразию управляющих компьютерных устройств и их объединений, которые имеют целью обеспечить управление разнообразными процессами. Первоначально системы АСУ ТП развивались на производстве, однако сходство технологических процессов с процессами работы самых различных механизмов позволяет часто причислять к АСУ ТП системы, использующиеся в управлении транспортом, оружием, инженерными системами зданий и др.
Каталог решений и проектов АСУ ТП доступен на TAdviser
Типовая структура
В производственных АСУ ТП системы обычно строятся по трехуровневому принципу.
- Нижний уровень (полевой уровень, field) АСУ ТП представляет собой различные датчики (сенсоры) и исполнительные механизмы.
- Средний уровень (уровень контроллеров) состоит из программируемых логических контроллеров (
- Верхний уровень — это уровень визуализации, диспетчеризации (мониторинга) и сбора данных. На этом уровне задействован человек, т.е. оператор (диспетчер). Если он осуществляет контроль локального агрегата (машины), то для его осуществления используется так называемый человеко-машинный интерфейс (HMI, Human-Machine Interface). Если оператор осуществляет контроль за распределенной системой машин, механизмов и агрегатов, то для таких диспетчерских систем часто применим термин
Те подсистемы АСУ ТП, которые критичны ко времени отклика на различные события процесса, имеют название системы управления реального времени (РВ). Для них недопустимо опоздание в выдаче управляющего сообщения, поскольку это чревато аварией. В большинстве случаев ПЛК создаются как системы РВ, для них время цикла работы управляющего алгоритма и есть максимальное время отклика системы РВ.
Важнейшим элементом АСУ ТП являются сети, по которым передаются данные и команды управления. Часто нижний и средний уровни АСУ ТП объединяются «полевой шиной», которая представляет собой сеть с гарантированным временем доставки пакетов, что позволяет создать распределенную систему управления (РСУ – DCS=Distributed Control System), работающую в режиме РВ. Приложения на верхнем уровне АСУ ТП обычно не требуют работы в режиме РВ, поэтому компьютеры здесь связаны связаны между собой сетью Ethernet, что позволяет АСУ ТП легко интегрировать с системами управления уровня АСУ предприятия, отправляя производственные данные в базы данных предприятия.
В разрезе информационных технологий, АСУТП — набор программно-технических комплексов, реализующих одну из основных задач предприятия — выпуск продукции. Каждый отдельный комплекс управляет соответствующим технологическим процессом, а в совокупности они охватывают все производство в целом.
См. также
SCADA
4. Организационная структура управления автоматизации технологических процессов (уатп).
Управление автоматизации технологических процессов осуществляет руководство и координацию технической и организационно-методологической деятельности по информационному обеспечению производства на ОАО «Метафракс».
Департамент непосредственно подчинен техническому директору ОАО «Метафракс».
Основной структурной единицей УАТП является отдел, но существуют и 2 цеха, которые, по сути, являются производственными подразделениями. Особенностью данной структуры можно назвать наличие цеха ЦОРАСУ, именуемый на других химических предприятиях Пермского края цехом КИП (КИПиА), которые занимаются техническим обслуживанием, текущим и капитальным ремонтом, установкой и демонтажем, поверкой и калибровкой технических приборов и средств автоматизации.
Рис. 2.Схема организационной структуры УАТП
Состав подразделений управления.
Отдел автоматизированных систем управления технологическими процессами (ОАСУТП).
Отдел метрологии (ОМ).
Цех по обслуживанию и ремонту автоматизированных систем управления и средств измерения (ЦОРАСУ).
Цех информатизации и связи (ЦИС).
Отдел асутп
Отдел АСУ ТП является самостоятельным подразделением предприятия, он входит в структуру управления автоматизации технологических процессов (УАТП).
Основной задачей отдела АСУТП является автоматизация технологических процессов в технологических цехах и подразделениях.
Штатное расписание отдела АСУ ТП утверждается Генеральным директором ОАО «Метафракс».
Отделом АСУ ТП руководит начальник отдела АСУ ТП. Административно начальник АСУ ТП подчиняется начальнику управления автоматизации технологических процессов (УАТП).
Функциями отдела АСУ ТП являются:
1. Внедрение, наладка и сопровождение АСУ ТП в технологических цехах и производствах ОАО «Метафракс»;
2. Написание резидентных, прикладных программ и программ управления технологическими процессами;
3. Определение информации, подлежащей обработке, ее объемов, структуры, схем ввода обработки, хранения и вывода, методы ее контроля;
4. Разработка, внедрение программ обработки и передачи информации в корпоративную систему управления, решение экономических и других задач соответственно поставленной цели на основе использования средств вычислительной техники;
5. Разработка инструкций по автоматизированным рабочим местам и работе с программным обеспечением, оформление необходимой технической документации;
6. Разработка перспективных и годовых планов в области разработки и внедрения АСУ ТП в технологических цехах ОАО «Метафракс»;
7. Сопровождение разработанного и внедренного программного обеспечения;
8. Участие в проектных исследованиях систем управления в отдельных производствах и на предприятии, участие в работе по составлению технических заданий на проектирование АСУ ТП и в работе по определению форм входных и выходных документов, справочной информации;
9. Разработка предложений для проектировщиков по внесению изменений и дополнений в действующую функциональность АСУ ТП, развитию информационных систем;
10. Своевременное и качественное выполнение работ, взаимодействие со структурными подразделениями ОАО «Метафракс»;
11. Повышение квалификации и подготовка кадров, наилучшее использование знаний и опыта работников, укрепление штатной, трудовой и финансовой дисциплины.
2. Структура асу тп
В производственных АСУ ТПсистемы обычно строятся по трехуровневому принципу.
Нижний уровень (полевой уровень, field) АСУ ТП представляет собой различные датчики (сенсоры) и исполнительные механизмы.
Средний уровень (уровень контроллеров) состоит из программируемых логических контроллеров (ПЛК, в англоязычной литературе — PLC). Он как раз принимает полевые данные и выдает команды управления на нижний уровень. Управление в ПЛК осуществляется по заранее разработанному алгоритму, который исполняется циклически (прием данных – обработка – выдача управляющих команд).
Верхний уровень — это уровень визуализации, диспетчеризации (мониторинга) и сбора данных. На этом уровне задействован человек, т.е. оператор (диспетчер). Если он осуществляет контроль локального агрегата (машины), то для его осуществления используется так называемый человеко-машинный интерфейс(HMI, Human-Machine Interface). Если оператор осуществляет контроль за распределенной системой машин, механизмов и агрегатов, то для таких диспетчерских систем часто применим термин SCADA (Supervisory Control And Data Acqusition — диспетчерское управление и сбор данных, англ.) В обоих случаях верхний уровень АСУ ТП обеспечивает сбор, а также архивацию важнейших данных от ПЛК, их визуализацию, т.е. наглядное (в виде мнемосхем, часто анимированных) представление на экране существо и параметры происходящего процесса. При получении данных система самостоятельно сравнивает их с граничными параметрами (уставками) и при выходе за границы уведомляет оператора с помощью тревог. Оператор, который для начала работы должен авторизоваться (зарегистрироваться), запускает технологический процесс, имеет возможность остановить его полностью или частично, может изменить режимы работы агрегатов (изменяя уставки) и т.п. При этом система записывает все происходящее, включая действия оператора, обеспечивая «разбор полетов» в случае аварии или другой нештатной ситуации. Тем самым обеспечивается персональная ответственность управляющего оператора.
Рисунок 4. Типовая структура АСУ ТП.
Те подсистемы АСУ ТП, которые критичны ко времени отклика на различные события процесса, имеют название системы управления реального времени (РВ). Для них недопустимо опоздание в выдаче управляющего сообщения, поскольку это чревато аварией. В большинстве случаев ПЛК создаются как системы РВ, для них время цикла работы управляющего алгоритма и есть максимальное время отклика системы РВ.
Важнейшим элементом АСУ ТП являются сети, по которым передаются данные и команды управления. Часто нижний и средний уровни АСУ ТП объединяются «полевой шиной», которая представляет собой сеть с гарантированным временем доставки пакетов, что позволяет создать распределенную систему управления (РСУ – DCS=Distributed Control System), работающую в режиме РВ. Приложения на верхнем уровне АСУ ТП обычно не требуют работы в режиме РВ, поэтому компьютеры здесь связаны связаны между собой сетью Ethernet, что позволяет АСУ ТП легко интегрировать с системами управления уровня АСУ предприятия, отправляя производственные данные в базы данных предприятия.
В общем контексте, АСУТП — это концепция создания локальных, гарантированно надежных решений непосредственного управления оборудованием, как составляющих единого эффективного инструмента оперативного управления производством.
В разрезе информационных технологий, АСУТП — набор программно-технических комплексов, реализующих одну из основных задач предприятия — выпуск продукции. Каждый отдельный комплекс управляет соответствующим технологическим процессом, а в совокупности они охватывают все производство в целом.
РД 153-34.1-04.504-01 Типовое положение о цехе автоматизированных систем управления технологическими процессами (тепловой автоматики и измерений)
РОССИЙСКОЕ
АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО ЭНЕРГЕТИКИ
И ЭЛЕКТРИФИКАЦИИ «ЕЭС РОССИИ»
|
ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И РАЗВИТИЯ |
ТИПОВОЕ ПОЛОЖЕНИЕ
О ЦЕХЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
(ТЕПЛОВОЙ АВТОМАТИКИ И ИЗМЕРЕНИЙ)
РД 153-34.1-04.504-01
СЛУЖБА ПЕРЕДОВОГО ОПЫТА ОРГРЭС
Москва 2002
Разработано Открытым акционерным обществом «Предприятие по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей УралОРГРЭС», Открытое акционерное общество «ЦОТэнерго»
Исполнители Г.В. ЖЕЛЕЗНОВ (ОАО «УралОРГРЭС»), В.К. БЕЛОВ (ОАО «ЦОТэнерго»)
Согласовано с Открытым акционерным обществом «Фирма по наладке, совершенствованию технологии и эксплуатации электростанций и сетей ОРГРЭС» 22.10.2001 г.
Главный инженер В.А. КУПЧЕНКО
Утверждено Департаментом научно-технической политики и развития РАО «ЕЭС России» 04.12.2001 г.
Первый заместитель начальника А П. ЛИВИНСКИЙ
Срок
первой проверки настоящего РД — 2006 г.,
периодичность проверки — один раз в 5 лет.
|
Ключевые слова: цех тепловой автоматики и измерений, система контроля и управления технологическими процессами, средства измерения. |
|
ТИПОВОЕ
ПОЛОЖЕНИЕ О ЦЕХЕ |
РД 153-34 1 -04 504-01 Взамен ТП 34-70-010-86 |
Дата введения 2002-04-01
год — месяц — число
Настоящее Типовое положение распространяется на цех АСУ ТП (ТАИ) тепловых электростанций, устанавливает требования к составу и содержанию положения о цехе АСУ ТП (ТАИ)* и является основой для разработки положения для конкретной электростанции.
Действующее положение о цехе АСУ ТП (ТАИ), разработанное на ТЭС, должно быть приведено в соответствие с настоящим Типовым положением с учетом организационной структуры, фактически выполняемых подразделением функций и местных условий каждой ТЭС.
С введением в действие данного Типового положения утрачивает силу «Типовое положение о цехе тепловой автоматики и измерений: ТП 34-70-010-86» (М.: СПО Союзтехэнерго, 1987).
_______________
* Решение о наименовании цеха АСУ ТП (ТАИ) принимается руководством ТЭС.
1.1 Цех автоматизированных систем управления технологическими процессами или цех тепловой автоматики и измерений [далее — цех АСУ ТП (ТАИ)] является самостоятельным структурным подразделением тепловой электростанции и
предназначен для организации и выполнения работ по технической эксплуатации и развитию СКУ технологическими процессами тепломеханического оборудования.
1.2 В ведении цеха АСУ ТП (ТА
1.3.2.2 Управляющие функции асу тп
Управляющая функция АСУТП это функция управления технологическим процессом, включающая получение информации о состоянии технологического объекта управления, оценку информации, выбор управляющих воздействий и их реализацию.
К управляющим функциям АСУ ТП относятся:
дистанционное управление;
автоматическое регулирование;
функционально-групповое управление;
автоматические блокировки;
автоматические защиты.
Функция дистанционного управления заключается в передаче управляющих воздействий от оператора к электроприводам исполнительных механизмов («открыть» ‑ «закрыть») и электродвигателям («включить» ‑ «отключить»).
Функция автоматического регулирования заключается в автоматическом поддержании выходных величин объекта на заданном значении.
Функцией функционально-группового управления является управление объектами функциональной группы по гибкой программе, когда операция производится по достижении параметром требуемого значения или истечении определённого времени после проведения предыдущей операции. В функционально-групповом управлении объединены функции автоматического регулирования и автоматических блокировок для выполнения заданного алгоритма изменения технологического процесса.
Функциональная группа представляет собой один или несколько агрегатов, выполняющих чётко определённую технологическую функцию.
Функция автоматических блокировок служит для предотвращения аварийных ситуаций, которые могут возникнуть из-за неправильного управления. Она осуществляет технологически обусловленную взаимосвязь между отдельными операциями. Примером блокировок может служить автоматический запрет на пуск насоса при отсутствии смазки или охлаждения, а также автоматическое закрытие задвижек на напоре насоса при его отключении.
Функция автоматических защит служит, главным образом, для обеспечения ядерной и радиационной безопасности АЭС, а также для сохранения оборудования при аварийных нарушениях работы агрегатов. Практически первая из названных функций реализуется аварийной защитой реактора, которая прекращает цепную реакцию и переводит реактор в глубоко подкритическое состояние. Кроме того, могут использоваться и другие системы безопасности. Во втором случае простейшим примером защитной функции может служить открытие предохранительного клапана при повышении давления выше предельно допустимого. Важной разновидностью этой функции является АВР, предназначенный для автоматического включения резервного агрегата (например, насоса) при аварийной остановке работающего. В эту функцию входит оповещение о факте срабатывания защит и их первопричине.
1.3.2.3 Вспомогательные функции асу тп
Вспомогательная функция АСУТП это функция, включающая сбор и обработку данных о состоянии АСУТП и либо представление этой информации персоналу системы или осуществление управляющих воздействий на соответствующие технические и/или программные средства АСУТП.
К ним относится проверка исправности устройств АСУТП и правильности исходной информации, автоматический ввод резервных устройств АСУТП при отказах работающих, сообщение персоналу об отказах в АСУТП.
Ввиду сложности современных АСУТП значение вспомогательных функций очень велико, так как без них невозможно нормальное функционирование систем.
Перечень вопросов для самопроверки
1) Перечислите компоненты АСУТП.
Ответы:
а) — эксплуатационный персонал;
— организационное обеспечение;
— техническое обеспечение;
— математическое обеспечение;
— программное обеспечение;
— информационное обеспечение.
б) — измерительные преобразователи;
— защиты и блокировки;
— блочный щит управления;
— автоматические регуляторы;
— местные щиты управления;
— информационно-вычислительная система.
в) — КИП и А;
— ТЗБ и С;
— САР и ДУ;
— АСР ТО;
— УВС;
— БЩУ.
2) Дайте определение технического обеспечения автоматизированной системы.
Ответы:
а) Техническое обеспечение автоматизированной системы ‑ совокупность всех технических средств, используемых при функционировании автоматизированной системы.
б) Техническое обеспечение автоматизированной системы — совокупность организационных и технических мероприятий, имеющих своей целью поддержание исправного состояния технических средств, входящих в состав автоматизированной системы.
в) Техническое обеспечение автоматизированной системы — совокупность мероприятий по техническому обслуживанию, текущему ремонту и модернизации программно-технических средств, входящих в состав автоматизированной системы. Техническое обеспечение включает в себя комплектование и поддержание в исправном состоянии ЗИП, инструмента и расходных материалов, применяемых при техническом обслуживании и текущем ремонте автоматизированной системы.
3) Приведите классификацию функций АСУТП.
Ответы:
а) — управляющие функции;
— информационные функции;
— вспомогательные функции.
б) — защитные функции;
— локализующие функции;
— управляющие функции;
— обеспечивающие функции.
в) — функции нормальной эксплуатации;
— функции в режимах нарушения нормальной эксплуатации;
— функции в аварийных режимах эксплуатации;
— функции эксплуатации в запроектных режимах.
4) В чем заключается процесс контроля и измерения технологических параметров?
Ответы:
а) Контроль и измерение технологических параметров заключается в преобразовании значений параметров объекта в сигналы, пригодные для восприятия оперативным персоналом или для их последующей обработки.
б) Контроль и измерение технологических параметров заключается в представлении информации об их значениях эксплуатационному персоналу на видеотерминалах РМОТ и приборах ТТК.
в) Контроль и измерение технологических параметров заключается в непрерывном сравнении значений параметров объекта с заданными для режима нормальной эксплуатации граничными уставками и формировании предупредительных или аварийных сигналов при нарушении контролируемыми параметрами этих эксплуатационных и/или аварийных пределов.
Информационная структура АСУ ТП
На верхнем уровне (уровень 1) находится автоматизированные рабочие места (АРМ), технологов, операторов АСУ ТП. Основой аппаратной части является промышленный компьютер (ПК), который выполняет функции ЦУВМ.
Рис.28. Информационная структура АСУ ТП
На втором уровне в качестве ЛУВМ используются программируемые логические контроллеры (ПЛК) и УЧПУ. На третьем уровне находятся УСО и автоматизированный (управляемый) электропривод АЭП.
Устройства получения, пересылки и хранения информации на каждом уровне АСУ ТП образуют информационную сеть. ПК верхнего уровня объединяются в промышленную информационную сеть с помощью сетевой технологии Ethernet. На контроллерном (уровень 2) уровне также применяется технология Ethernet, но здесь с ней конкурируют локальные сети Profibus, Combus и др.
На нижнем уровне объединения датчиков, систем управления исполнительными механизмами и контроллеров в единую цифровую сеть осуществляется системой Fieldbus (полевая сеть). Она заменяет аналоговые интерфейсы 4…20 мА и 0…10 В цифровой коммуникационной технологией. Благодаря этому большое количество отдельных линий связи, идущих от датчиков и исполнительных устройств к модулям ввода-вывода ПЛК и УЧПУ, удается заменить на один информационный малопроводный кабель, по которому также подводится питание к датчикам и маломощным исполнительным устройствам. Системы управления нижнего уровня становятся все более «интеллектуальными», могут выполнять функции самодиагностики и настройки, что снижает информационную нагрузку на верхние уровни управления.
Таким образом, информационное обеспечение АСУ ТП реализуется на основе современных технических средств автоматизации, среди которых особое место занимают программно-технические комплексы, включающие микропроцессорные программируемые контроллеры, управляющие вычислительные машины, промышленные информационные сети и т.д. Структура информационных систем разрабатывается с учетом конкретных условий производства, целей и задач автоматизации. Информационное обеспечение решает задачи согласования, синхронизации, оптимизации работы АСУ ТП в составе АСУ более высокого уровня.
Раздел 3. Организационное обеспечение АСУ ТП
АСУ ТП как новый этап развития автоматизации технологических процессов
Современное производство автоматизировано; разработаны АСУ ТП в составе АСУ производством (АСУ П).
Производственный процесс включает:
— проектирование;
— технологическую подготовку производства;
— производство.
Рис.29.Схема автоматизации производственных процессов
Задачи, решаемые АСУ ТП
-Это повышение эффективности производства путем замены оператора аппаратными средствами и устройствами автоматического управления.
Современные АСУ ТП — это совокупность аппаратных средств и их программного обеспечения, предназначенных для управления технологическими объектами, которые осуществляют автоматизацию сбора, накопления и переработки информации; формирует такие управляющие воздействия на исполнительное устройство, при выполнении которых работа управляемого объекта происходит в оптимальном режиме.
Под технологическим объектом следует понимать совокупность технологического оборудования и производственного процесса.
Критерии оптимальности
Максимальный экономический эффект, охрана здоровья и окружающей среды.
Условием оптимальности может быть названо сочетание САПР, АСТПП и АСУ ТП.