Часть 3. Современные системы управления производством.
Современные информационные технологии и технологии управления ставят в качестве основных две задачи:
1) повышение эффективности производства за счет улучшения процесса сбора, обработки информации и ее использования для целей управления;
2) обеспечение простоты решения предыдущей задачи, т.е. реализация дружественного человеко-машинного интерфейса (MMI).
1. Структура современной асутп
АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами, имеющая 2 или 3 уровня и выполняющая следующие функции:
- сбор информации,
- поддержание технологических параметров на заданных значениях,
- контроль за технологическими параметрами, для которых не выполняются функции регулирования,
- сигнализация,
- блокировка управлений, являющихся результатом ошибочных действий технологического персонала,
- противоаварийная защита (ПАЗ) при возникновении аварийных ситуаций.
Упрощенно структуру АСУТП можно представить в виде (см. рис. 3.1).
Рисунок 3.1 - Структура информационных потоков АСУ ТП
Первый (нижний) уровень АСУТП является уровнем датчиков, исполнительных механизмов и контроллеров, которые устанавливаются непосредственно на технологических объектах. Их деятельность заключается в получении параметров процесса, преобразовании их в соответствующий вид для дальнейшей передачи на более высокую ступень (функции датчиков), а также в приеме управляющих сигналов и в выполнении соответствующих действий (функции исполнительных механизмов).
Задачами уровня являются:
- сбор информации об измеряемых технологических параметрах процесса,
- выработка управляющих воздействий на технологический процесс с целью поддержания технологических параметров на заданных значениях или изменения их по определенным законам,
- сигнализация о выходе их за заданные пределы,
- блокировка ошибочных действий персонала и управляющих устройств,
- противоаварийная защита (ПАЗ) процесса по факту аварийных событий.
Подсистемы этого уровня поддерживают параметры технологического процесса на заданных значениях и могут быть реализованы с использованием «традиционных» методов регулирования динамическими объектами.
Второй (средний) уровень - уровень производственного участка (цеха). Его функции:
- сбор информации, поступающей с нижнего уровня, ее обработка и хранение;
- выработка управляющих сигналов на основе анализа информации;
- передача информации о производственном участке на более высокий уровень.
- вычисление неизмеряемых параметров, в частности, показателей качества (ПК) продуктов, технико-экономических показателей,
- сведение материальных балансов,
- архивирование информации,
- генерация отчетов,
- диагностика и защита от сбоев в элементах подсистем нижнего уровня,
- определение настроек управляющих устройств (УУ) и уставок локальных регуляторов подсистем I уровня,
- изменение структуры локальных подсистем (переконфигурирование, включение/выключение, переход в ручное управление и т.д.).
На данном уровне производится оптимизация технологических процессов по технологическим показателям.
Третий (верхний) уровень в системе автоматизации занимает т.н. уровень управления и относится к системе управления предприятием (АСУП). На этом уровне осуществляется контроль за производством продукции и оптимизация по технико-экономическим и экономическим показателям. Этот процесс включает в себя сбор поступающих с производственных участков данных, их накопление, обработку и выдачу руководящих директив нижним ступеням. Задачи управления данного уровня:
- оптимизация экономических показателей производства,
- управление по экономическим и технико-экономическим показателям,
- сведение материальных балансов,
- архивирование информации,
- составление производственных планов и т.д.
Следует отметить, что, некоторые задачи второго и третьего уровней перекрываются и в ряде случаев эти два уровня объединяются в один.
Рисунок 3.2 – Развернутая структура современной АСУТП
Атрибутом этого уровня является центр управления производством, который может состоять из трех взаимопроникающих частей:
1) операторской части,
2) системы подготовки отчетов,
3) системы анализа тенденций.
Операторская часть отвечает за связь между оператором и процессом на уровне управления. Она выдает информацию о процессе и позволяет в случае необходимости вмешательство ход автоматического управления. Обеспечивает диалог между системой и операторами.
Система подготовки отчетов выводит на экраны, принтеры, в архивы и т.д. информацию о технологических параметрах с указанием точного времени измерения, выдает данные о материальном и энергетическом балансе и др.
Система анализа тенденций дает оператору возможность наблюдения за технологическим параметрами и делать соответствующие выводы.
На верхнем уровне АСУ ТП размещены мощные компьютеры, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций и обеспечивающие анализ и хранение всей поступившей информации за любой заданный интервал времени. а также визуализацию информации и взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения верхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - системы управления и доступа к данным).
Структуру современной АСУТП в развернутом виде можно представить в виде (см. рис. 3.2).