49 Современные асутп

АСУТП – это человеко-машинная система, предназначенная для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления (ТОУ). Эти воздействия формируются на основе полученной информации о состоянии процесса и в соответствии с принятым критерием управления. Совокупность совместно функционирующих АСУТП и ТОУ называется автоматизированным технологическим комплексом (АТК).

Состав АСУ выбирается таким образом, чтобы система соответствовала общим требованиям, установленным ГОСТ, и отдельным требованиям, содержащимся в техническом задании на ее создание. В состав любой АСУ входят компоненты: оперативный персонал, информационное, организационное, программное и техническое оснащение. Разработка программного оснащения проводится на основании математического оснащения. Процесс функционирования АСУ является процессом целенаправленного преобразования входной информации в выходящую. Преобразование проводится компонентами оперативным персоналом и техническим оснащением. Они собирают входную информацию от объекта и др. источников, обрабатывают и анализируют ее, потом принимают решение по управлению и реализуют их, формируя управляющее воздействие на объект. Для функционирования персонала и комплекса технических средств в соответствии с принятыми и критериями их обеспечивают правилами и инструкциями. Для персонала это документы, для КТС– численной ЭВМ–программное обеспечение. Оперативный персонал АСУ состоит из технологов- операторов, которые осуществляют контроль и управление объектом и эксплуатационного персонала. Организационное оснащение АСУ представляет собой совокупность документов, в них входят технологические инструкции и регламенты, которые определяют проведение процесса, инструкции по эксплуатации системы.

Техническое оснащение АСУ это комплекс технических средств, в его состав входят средства получения, преобразования, передачи и отображения информации, управляющие, вычислительные и исполняющие приборы.

СИ температуры, давления, расхода, качества и т. д., а также датчики состояния оборудования («включено», «выключено») служат для получения информации о текущем состоянии объекта в реальном масштабе времени.

Выходные сигналы датчиков преобразуются в унифицированные стандартные сигналы и поступают на средства отображения информации, а также через устройства связи с объектом (УСО) – на управляющий вычислительный комплекс (УВК). Ряд датчиков (анализаторы показателей качества, счетчики) имеют стандартный выход и могут работать без преобразователей.

На щитах и пультах управления операторской размещены:

 средства отображения информации: мнемосхема со световой аварийной и технологической сигнализациями, индикаторы, мониторы, регистрирующие и показывающие вторичные приборы,

 органы управления (станции управления регуляторами, выключатели, переключатели), с помощью которых человек может непосредственно вмешаться в процесс.

Управление технологическим процессом с помощью АСУТП осуществляется следующим образом. Устройства регулирования и управления автоматически поддерживают оптимальный технологический режим процесса. Оперативный технологический персонал получает текущие оперативные данные от информационной подсистемы АСУТП через устройства отображения. На основании получаемой информации технологический персонал анализирует ход процесса и выясняет, достигается ли цель управления.

Если цель не достигается, то управляющая подсистема определяет каковы должны быть управляющие воздействия. В зависимости от режимов работы АСУТП рассчитанные значения могут реализовываться в виде рекомендаций оператору, путем изменения уставок регуляторам, непосредственно через исполнительные механизмы.

Функции АСУТП. Цель, поставленная перед АТК, достигается при выполнении системой управления ряда функций, по назначению объединенных в подсистемы.

Информационная подсистема предназначена для представления технологическому персоналу оперативной, достоверной, подробной, обработанной соответствующим образом информации о настоящем, прошлом и будущем ТОУ, и выполняет следующие функции.

Сбор и первичную обработку информации, которая состоит из ряда операций:

 опроса чувствительных элементов с заданной частотой. Частота опроса определяется особенностями ТОУ (его инерционностью, взрыво- и пожаро-опасностыо) и ресурсами ЭВМ и может колебаться от нескольких секунд до часа.

 фильтрации и прогнозирования технологических параметров. При фильтрации отбрасывают явно ошибочные значения параметров, возникающие при сбое измерительной системы, и на это время присваивают расчетное значение параметра. Для реализации этого необходима соответствующая система уравнений расчета параметров. По этим же уравнениям можно рассчитывать прогнозируемые значения параметров. Необходимость в получении прогнозируемых значений возникает в случае критических аварийных ситуаций.

 усреднения параметров за заданные промежутки времени (час, смену, сутки),

 расчета действительных значений параметров по информации от чувствительных элементов с учетом их характеристик и введением поправок на состояние контролируемых сред,

 интегрирования параметров – вычисление суммарного количества вещества, например расхода сырья, топлива, выработанной продукции за некоторый промежуток времени.

Вспомогательная подсистема. Кроме информационной и управляющей подсистем, функции которых имеют конкретного потребителя – оперативный технологический персонал или ТОУ, АСУТП выполняет еще функции, обеспечивающие ее нормальную эксплуатацию. Они объединены во вспомогательную подсистему. К ее функциям можно отнести, например, организацию всего комплекса технических средств (КТС) как единого целого, диагностику состояния КТС, контроль функционирования всей системы, организацию совместной работы с другими АСУ и т. д.

Режимы работы АСУТП. В зависимости от степени участия человека в выполнении функций АСУТП различают два режима работы: автоматизированный и автоматический.

Автоматизированный режим. В этом режиме оперативный технологический персонал принимает активное участие в управлении. Возможны следующие варианты реализации этого режима:

 ручное управление – технологический персонал по информации, получаемой о состоянии ТОУ, принимает решения об изменении технологического режима и воздействует на процесс дистанционно из операторской с помощью ручных задатчиков или же непосредственно, закрывая или открывая запорную арматуру. Недостаток – ограниченные физиологические возможности персонала.

 режим советчика – УВК рекомендует технологическому персоналу оптимальные значения наиболее важных режимных параметров (температуры и расхода рабочей среды т.п.), обеспечивающих достижение цели управления. Технологический персонал на основании своего опыта и знаний анализирует полученные рекомендации, а также информацию о процессе и принимает решение о целесообразности изменения режима. В случае принятия «совета» он вмешивается в работу ТОУ. Недостатком этого режима является то, что оператору зачастую трудно проверить правильность выработанной УВК рекомендации.

 диалоговый режим – технологический персонал имеет возможность получать по запросу дополнительную информацию о настоящем, прошлом и будущем процесса (например, о наличии сырья, о прогнозируемых показателях качества), и лишь после этого принимать решение о целесообразности изменения технологического режима.

Автоматический режим. Этот режим работы АСУТП предусматривает выработку и реализацию управляющих воздействий' без участия человека. Реализуются следующие варианты данного режима:

 супервизорное (косвенное) управление (СУ) – когда УВК автоматически изменяет установки и (или) коэффициенты настройки локальных регуляторов. При этом на программном уровне решаются вопросы защиты ТОУ от опасных и неприемлемых изменений технологических параметров;

 непосредственное (прямое) цифровое управление (НЦУ), при котором ЭВМ реализует результаты расчетов по поиску оптимальных режимов путем воздействия на исполнительные механизмы. Естественно, требования к надежности управляющей подсистемы в этом режиме резко возрастают. Она должна учитывать все возможные варианты работы ТОУ и не допустить выход его в неустойчивую зону, в которой возможны аварийные ситуации.

Из всех перечисленных режимов наиболее распространен режим «советчика» – при его реализации уменьшается возможность неправильных решений, основанных на неполной информации или принятых в непредвиденных алгоритмами обстоятельствах.

Структура АСУТП включает также оперативный технологический персонал - сменных технологов, работников служб гл. механика, КИПА и др.