Основы проектирования приборов и систем. Лекции
.pdfточку соединения. Fieldbus устраняет эту необходимость, так как использует всего одну витую пару проводников для объединения всех активных (контроллеры) и пассивных (датчики) устройств.
Первые продукты, работающие по технологии ASI (Actuator Sensor Interface), вышли на рынок в 1993 году. Сегодня эта технология поддерживается рядом известных фирм: IFM, Limberg, Siemens, Pepperl+Fuchs, Allen-Bradley и др.
Основная задача этой сети - связать в единую информационную структуру устройства нижнего уровня автоматизируемого процесса (датчики и исполнительные механизмы) с системой контроллеров.
ASI-интерфейс позволяет через свои коммуникационные линии передавать не только данные, но и запитывать датчики. Здесь используется принцип последовательной передачи на базовой частоте. Информационный сигнал модулируется на питающую частоту.
Вкачестве физической среды используется специальный неэкранированный двухпроводный кабель с трапециевидным профилем. Этот кабель позволяет подключать датчики, устанавливаемые на подвижных частях механизмов. Топологией ASI-сети может быть шина, звезда, кольцо или дерево с циклом опроса 31 узла за 5 мс. Максимальный объем данных с одного ASI-узла - 4 бит.
Вначале 80-х годов технология создания и эксплуатации современных транспортных средств потребовала установки на них большого числа датчиков, увязываемых в единую информационную сеть с замыканием на бортовом компьютере автомобиля. Компания BOSCH (Германия) разработала для этой цели протокол CAN (Control Area Network). По своим характеристикам он удовлетворяет не только требованиям задач реального времени, но и реализует высокую степень обнаружения и исправления ошибочных телеграмм.
CANbus это последовательная шина с децентрализованным доступом на основе модели CSMA/CM. Возможные коллизии, связанные с одновременным запросом шины, разрешаются на основе приоритетности передаваемых сообщений.
Развитие CAN остановилось на определении только первых двух уровней модели OSI. Появилось большое число разработок 7-го уровня для CAN, оформленных как самостоятельные протокольные решения: SDS (Honeywell), DeviceNET (Allen Bradley), CAL (CiA-ассоциация), CAN11 (BMW), SeleCAN (Selectron), Kingdom (Kvaser), MiCAN (RMI) и несколько других.
Основная область применения FF (Foundation Fieldbus) - самый нижний уровень распределенной системы автоматизации с обвязкой устройств, использующих сеть как для информационного обмена, так и для собственного питания.
FF состоит из следующих компонентов:
физический уровень H1 FF (медленный), обеспечивающий рабочую скорость 31,25 кбит/с. Эта реализация физического уровня, предназначеная для объединения устройств, функционирующих во взрывоопасных газовых средах;
физический уровень H2 FF (быстрый), обеспечивающий рабочую скорость до 1 Мбит/с; сетевой уровень, универсальной промышленной сети;
прикладной уровень, включающий элементы из Profibus.
Протокол LON (точнее LONTalk) был разработан американской компанией Echelon Corporation для построения интеллектуальных систем жизнеобеспечения зданий. В основе LON-технологии лежит использование специального интерфейсного кристалла Neuron. Этот однокорпусный кристалл содержит 3
микропроцессора: MAC (media access control CPU - ЦП доступа к среде передачи), NET (network CPU -
сетевой ЦП) и APP (application CPU - ЦП приложений). MAC-процессор поддерживает первый и второй уровни OSI-модели, NET-процессор реализует функции с третьего по шестой уровень, APP-процессор обрабатывает функции прикладного уровня.
Существуют протоколы и методы кодирования для самых разнообразных физических каналов передачи данных. Например, метод дифференциального манчестерского кодирования выбран для витой пары, FSK-модуляция (осуществляется отклонение несущей частоты на величину, равную девиации частоты, при этом знак изменения частоты зависит от значения передаваемого информационного бита: информационный ноль передается отклонением частоты на 400 Гц, а информационная единица - отклонением на -400 Гц) применяется для работы на сегментах линий электропроводки и на радиоканалах. LON-сеть может состоять из сегментов с различными физическими средами передачи: витая пара, радиочастотный канал, инфракрасный луч, линии напряжения, коаксиальный и оптический кабели. Для каждого типа физического канала существуют трансиверы, обеспечивающие работу сети на различных по длине каналах, скоростях передачи и сетевых топологиях.
Максимальная размерность LON-сети - 32000 узлов, соединенных различными физическими средами в произвольной сетевой конфигурации.
При построении многоуровневых систем автоматизации стоят задачи организации информационного обмена между уровнями. В одном случае необходим обмен комплексными сообщениями на средних скоростях. В другом - быстрый обмен короткими сообщениями с использованием упрощенного протокола обмена (уровень датчиков). В третьем требуется работа в опасных участках производства (переработка газа, химическое производство). Для всех этих случаев PROFIBUS имеет решение. Под этим общим названием понимается совокупность трех отдельных протоколов: PROFIBUS-FMS, PROFIBUS-DP и PROFIBUS-PA. Все три варианта протокола используют общий канальный уровень OSI-модели.
Протокол PROFIBUS-DP был спроектирован для организации быстрого канала связи с уровнем датчиков. В основе алгоритма работы лежит модель циклического опроса каналов. Кроме этого, существует набор ациклических функций для конфигурирования, диагностики и поддержки сигналов. В DP-протоколе существуют три типа устройств:
мастер Класса-2 (DPM2) может выполнять функции конфигурирования и диагностики устройств
сети;
мастер Класса-1 (DPM1) - это программируемые контроллеры (PLC, PC), в оперативном режиме выполняющие функции ведущего узла в сети;
ведомые устройства (DP Slave) - это пассивные устройства с аналоговым/дискретным вводом/выводом.
DP-протокол позволяет организовать мономастерную (один DPM1 и до 126 DP-Slaves) и многомастерную конфигурацию (несколько DPM1 и DP-Slaves).
Протокол PROFIBUS-FMS предназначен для работы на цеховом уровне. Здесь требуется высокая степень функциональности, и этот критерий важнее критерия скорости. FMS-протокол допускает гибридную архитектуру взаимодействия узлов.
Протокол PROFIBUS-PA - это расширение DP-протокола в части технологии передачи, основанной не на RS-485, а на организации технологии передачи во взрывоопасных средах. Для коммутации устройств нужна всего одна витая пара, которая может одновременно использоваться и для информационного обмена, и для питания устройств.
На одном физическом канале (RS-485 или оптоволоконном) одновременно могут работать устройства PROFIBUS всех трех типов. Рабочая скорость передачи может быть выбрана в диапазоне 9,6 - 12 000 кбит/с.
PROFIBUS - это маркерная шина, в которой все циклы строго регламентированы по времени и организована продуманная система тайм-аутов. Протокол хорошо разрешает разнообразные коллизии в сети.
Протокол WorldFIP (World Factory Instrumentation Protocol) удовлетворяет требованиям реального времени. Главные члены консорциума - Honeywell, Baily Controls, Cegelec, Allen Bradley, Telemecanique, Electricity de France, Elf.
Протокол построен на гибридном (централизованный/децентрализованный) доступе к шине и для передачи данных использует режим широкого вещания (broadcast). Контроль обеспечивается со стороны центрального узла сети (central unit), называемого Арбитром. Основной поток данных организован как набор отдельных переменных, каждая из которых идентифицирована своим именем. Любая переменная, обработанная в одном узле-передатчике, может быть прочитана всеми узлами-приемниками одновременно. Использование режима широкого вещания избавляет от процесса присваивания каждому устройству уникального сетевого адреса.
Функции управления процессом могут распределяться между различными устройствами на шине. Основу FIP составляет база данных реального времени.
Протокол сети ModBus был разработан фирмой Gould Modicon Inc. для распределенных систем управления.
Специальный физический интерфейс для протокола ModBus не определен, поэтому могут использоваться любые кабельные соединения с интерфейсами RS-232, RS-485, Ethernet, токовая петля 20 мА или другие. Некоторые характеристики протокола ModBus фиксированы. Это формат команд, последовательность полей в команде, коды функций, обработка ошибок связи и исключительных ситуаций. Выбор других характеристик предоставляется пользователю. Среди них тип средства связи, скорость обмена, проверка на четность, число стоповых бит и вид кодирования. Они устанавливаются в каждом устройстве (аппаратно или программно) перед использованием этих устройств в сети, не могут быть изменены во время работы системы и должны быть одинаковыми для всех компонентов системы. В сети ModBus используется техника обмена данными с одним ведущим (master) и многими ведомыми устройствами (slave), которых в сети может быть до 247. Только ведущее устройство инициирует обмен данными.
Сообщения, которые посылает ведущее устройство, могут быть двух типов:
широковещательными (используется адрес 0), воспринимаемыми всеми ведомыми устройствами и не требующими ответа;
запросом по адресу к одному из ведомых устройств, требующим от последнего обязательного
ответа.
Протоколом ModBus определен формат посылок. Каждый запрос со стороны ведущего устройства состоит из адреса ведомого устройства, поля функции (действия, производимого по запросу), поля данных и поля ошибок. Ответ подтверждает принятие указаний на проведение той или иной операции и содержит эхо посланной функции, данные и поле контроля ошибок.
В каждой системе может использоваться только один из двух видов кодирования:
ASCII (American Standart Code for Information Interchange), в котором для кодирования используются ASCII-символы;
RTU (Remote Terminal Unit), когда используется 8-битовый двоичный код.
Протокол HART (Highway Addressable Remote Transducer), разработанный фирмой Rosemount Inc. в
середине 80-х годов, основан на технологии 4-20мА.
Схема взаимоотношений между узлами сети основана на принципе MASTER/SLAVE. В HART-сети может присутствовать до 2 MASTER-узлов. Второй MASTER, как правило, освобожден от поддержания циклов передачи и используется для организации связи с какой-либо системой контроля/отображения данных. Стандартная топология - звезда, возможна и шинная организация. Для передачи данных по сети используются два режима:
асинхронный, по схеме MASTER-запрос\SLAVE-ответ (один цикл укладывается в 500 мс); синхронный, пассивные узлы непрерывно передают свои данные MASTER-узлу (время обновления
данных в MASTER-узле за 250-300 мс).
За одну посылку один узел может передать другому до 4 технологических переменных, а каждое HART -устройство может иметь до 256 переменных, описывающих его состояние. Контроль корректности передаваемых данных основан на получении подтверждения.
Каждый HART-компонент для цифровой передачи должен содержать модем. По сигнальным линиям передается вспомогательное питание ведомых устройств.
При выборе коммуникационной технологии можно руководствоваться количественными параметрами (объем передаваемых полезных данных, максимальная длина шины, допустимое число узлов на шине, помехозащищенность и др.), ценовым критерием (затраты в расчете на один узел), популярностью, эффективностью решения задачи, простотой конфигурирования и т. д.
Стремление иметь одно универсальное сетевое решение для всех случаев жизни представляется мало реальным. Каждая реализация промышленной сети имеет свои преимущества и недостатки. Важно определить некоторое подмножество решений с тем, чтобы сконцентрировать на нем основные усилия и производителей оборудования, и разработчиков сопутствующего программного обеспечения, и системных интеграторов.
1.1.1 Системные комплексы технических средств (технические средства, выпускаемые комплектно)
Технические средства выпускают в виде отдельных приборов и устройств, реализующих один вид работ с информацией (преобразование, передача, фиксация, обработка и др.), или в виде систем, то есть комплексов, осуществляющих ряд функций, несколько видов работ с информацией.
Блочно-модульные изделия комплексов позволяют строить разнообразные системы автоматизации технологических процессов методом агрегатирования.
Комплектный выпуск систем, то есть комплектно выпускаемого оборудования, обеспечивает специализацию технических средств.
Лекция 18
1.1Общие требования, предъявляемые к автоматизированным системам при проектировании (2
часа)
Рассмотрим документ: ГОСТ 24.104-85. Единая система стандартов автоматизированных
систем управления. Автоматизированные системы управления. Общие требования.
1.1.1Требования к АСУ в целом
АСУ в целом и все виды ее обеспечения должны быть приспособлены к модернизации, развитию и наращиванию в пределах требований, указанных в ТЗ на АСУ.
Надежность АСУ в целом и каждой ее автоматизированной функции должна быть достаточна для достижения установленных целей функционирования системы при заданных условиях применения.
ВАСУ должны быть предусмотрены контроль правильности выполнения автоматизированных функций и диагностирование, с указанием места, вида и причины возникновения нарушений правильности функционирования АСУ.
ВАСУ, имеющих измерительные каналы, должна быть предусмотрена возможность контроля метрологических характеристик измерительных каналов.
ВАСУ должны быть предусмотрены меры защиты от неправильных действий персонала, приводящих
каварийному состоянию объекта или системы управления, от случайных изменений и разрушения информации и программ, а также от несанкционированного вмешательства.
Информация, содержащаяся в базах данных АСУ, должна быть актуализирована в соответствии с периодичностью ее использования при выполнении функций системы.
АСУ должна быть защищена от утечки информации, если это оговорено в ТЗ на АСУ. Наименование АСУ должно включать наименования вида АСУ и объекта управления, например:
АСУТП нагрева металла в методической печи; организационно-технологическая АСУ цехом 5; АСУП завода "Серп и молот".
1.1.2Требования к функциям АСУ
АСУ в необходимых объемах должна автоматизированно выполнять:
сбор, обработку и анализ информации (сигналов, сообщений, документов и т. п.) о состоянии объекта управления;
выработку управляющих воздействий (программ, планов и т. п.); передачу управляющих воздействий (сигналов, указаний, документов) на исполнение и ее контроль; реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий;
обмен информацией (документами, сообщениями и т. п.) с взаимосвязанными автоматизированными системами.
1.1.3Требования к подготовленности персонала
Квалификация персонала АСУ должна обеспечивать эффективное функционирование системы во всех заданных режимах.
Персонал АСУ должен быть подготовлен к выполнению своих обязанностей в соответствии с инструкциями организационного обеспечения.
Каждое лицо, входящее в состав персонала АСУ, должно уметь применять соответствующие информационные модели и работать с используемыми им техническими средствами и документацией, определяющей порядок его деятельности.
1.1.4Требования к техническому обеспечению АСУ
Комплекс технических средств АСУ должен быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций АСУ.
В комплексе технических средств АСУ должны в основном использоваться технические средства серийного производства. При необходимости допускается применение технических средств единичного производства.
Технические средства АСУ должны быть размещены с соблюдением требований, содержащихся в технической, в том числе эксплуатационной, документации на них, и так, чтобы было удобно использовать их при функционировании АСУ и выполнять техническое обслуживание.
Размещение технических средств, используемых персоналом АСУ при выполнении автоматизированных функций, должно соответствовать требованиям эргономики: для производственного оборудования по ГОСТ 12.2.049, для средств представления зрительной информации по ГОСТ 21829, для табло коллективного пользования из цифровых знакосинтезирующих электролюминесцентных индикаторов по ГОСТ 29.05.002.
Технические средства, используемые при взаимодействии АСУ с другими системами, должны быть совместимы по интерфейсам с соответствующими техническими средствами этих систем и используемых систем связи.
ВАСУ должны быть использованы технические средства со сроком службы не менее 10 лет. Применение технических средств с меньшим сроком службы допускается только в обоснованных случаях и по согласованию с заказчиком АСУ.
ВАСУ должны быть использованы технические средства, соответствующие:
по устойчивости к внешним воздействующим факторам:
~ГОСТ 12997 для промышленных приборов и средств автоматизации,
~ГОСТ 14254 для оболочек изделий электротехники,
~ГОСТ 17516 для изделий электротехники в части воздействия механических факторов внешней среды,
~ГОСТ 21552 для средств вычислительной техники;
по параметрам питания:
~ГОСТ 12997 для промышленных приборов и средств автоматизации
~ГОСТ 21552 для средств вычислительной техники;
по категории исполнения:
~ГОСТ 12997 для промышленных приборов и средств автоматизации,
~ГОСТ 21552 для средств вычислительной техники.
Защита технических средств АСУ от воздействия внешних электрических и магнитных полей, а также помех по цепям питания должна быть достаточной для эффективного выполнения техническими средствами АСУ своего назначения при функционировании АСУ.
Общие эргономические требования:
кмнемосхемам - по ГОСТ 21480;
ксчетным устройствам индикаторов визуальных - по ГОСТ 22902;
ктабло коллективного пользования на цифровых знакосинтезирующих электролюминесцентных индикаторах - по ГОСТ 29.05.002;
к трубкам электронно-лучевым для отображения визуальной информации по ГОСТ 29.05.006;
квыключателям и переключателям на пультах:
~поворотным - по ГОСТ 22613,
~клавишным и кнопочным - по ГОСТ 22614,
~типа "Тумблер" - по ГОСТ 22615;
ксигнализаторам звуковых первичных сообщений - по ГОСТ 21786;
корганизации рабочего места, взаимному расположению средств отображения информации, органов управления и средств связи в пределах рабочего места - по ГОСТ 22269, в том числе пультов - по ГОСТ 23000;
ккреслам операторов по ГОСТ 21889;
кзалу, кабинам операторов и взаимному расположению рабочих мест - по ГОСТ 21958.
1.1.5Требования к программному обеспечению АСУ.
Программное обеспечение АСУ должно быть достаточным для выполнения всех функций АСУ, реализуемых с применением средств вычислительной техники, а также иметь средства организации всех требуемых процессов обработки данных, позволяющие своевременно выполнять все автоматизированные функции во всех регламентированных режимах функционирования АСУ.
Программное обеспечение АСУ должно обладать следующими свойствами: функциональная достаточность (полнота); надежность (в том числе восстанавливаемость, наличие средств выявления ошибок); адаптируемость; модифицируемость;
модульность построения; удобство эксплуатации.
Программное обеспечение АСУ должно быть преимущественно построено на базе существующих пакетов прикладных программ, допускать загрузку и проверку по частям и позволять производить замену одних программ без коррекции других.
В АСУ должны быть преимущественно использованы системы управления базами данных (СУБД). Программное обеспечение АСУ должно быть построено таким образом, чтобы отсутствие отдельных
данных не сказывалось на выполнении функций АСУ, при реализации которых эти данные не используются. Программное обеспечение АСУ должно иметь средства диагностики технических средств АСУ и
контроля на достоверность входной информации.
В программном обеспечении АСУ должны быть реализованы меры по защите от ошибок при вводе и обработке информации, обеспечивающие заданное качество выполнения функций АСУ.
Общее программное обеспечение АСУ должно позволять осуществлять настройку компонентов специального программного обеспечения и дальнейшее развитие программного обеспечения АСУ без прерывания процесса ее функционирования. Должна быть обеспечена защита загруженной части программного обеспечения от случайных изменений.
Все программы специального программного обеспечения конкретной АСУ должны быть совместимы как между собой, так и с ее общим программным обеспечением.
Эксплуатационная программная документация на АСУ должна соответствовать стандартам ЕСПД и содержать все сведения, необходимые персоналу АСУ для использования программного обеспечения АСУ, для его первоначальной загрузки и (или) генерации, загрузки информации внутримашинной информационной базы, запуска программ АСУ, проверки их функционирования с помощью соответствующих тестов.
1.1.6Требования к информационному обеспечению АСУ.
Информационное обеспечение АСУ должно быть достаточным для выполнения всех автоматизированных функций АСУ.
Для кодирования информации, используемой только в данной АСУ, должны быть применены классификаторы, принятые у пользователя АСУ.
Для кодирования в АСУ выходной информации, используемой на вышестоящем уровне, должны быть применены классификаторы вышестоящих систем управления.
Общие эргономические требования к кодированию информации по ГОСТ 21829.
ВАСУ для связи между устройствами комплекса технических средств должны быть применены: входные и выходные сигналы:
~ электрические:
тока и напряжения по ГОСТ 26.011, с дискретным изменением параметров по ГОСТ 26.013, кодированные по ГОСТ 26.014,
~гидравлические по ГОСТ 26.012,
~пневматические по ГОСТ 26.015;
наборы символов алфавитно-цифровые по ГОСТ 27465; коды 8-битные по ГОСТ 19768.
Формы документов должны соответствовать требованиям нормативно-технических документов заказчика АСУ.
Совокупность информационных массивов АСУ должна быть организована в виде баз данных на машинных носителях.
Форма представления выходной информации АСУ должна быть согласована с пользователем системы. В АСУ должны быть предусмотрены необходимые меры по контролю и обновлению данных в информационных массивах АСУ, восстановлению массивов после отказа каких-либо технических средств
АСУ, а также контролю идентичности одноименной информации в базах данных.
1.1.7Требования к организационному обеспечению АСУ.
Организационное обеспечение АСУ должно быть достаточным для эффективного выполнения персоналом АСУ возложенных на него обязанностей при осуществлении автоматизированных и связанных с ними неавтоматизированных функций системы.
Организационная структура АСУ должна позволять выполнять все функции АСУ с учетом их распределения по уровням управления.
Инструкции организационного обеспечения АСУ должны определять действия персонала АСУ, необходимые для выполнения каждой автоматизированной функции, во всех режимах функционирования АСУ, с учетом заданных требований по безошибочности и быстродействию реализации персоналом АСУ своих функциональных обязанностей, а также содержать конкретные указания о действиях в случае возникновения аварийных ситуаций или нарушении нормальных условий функционирования АСУ.
По каждой автоматизированной функции, которая выполняется во взаимодействии данной АСУ с другими системами, инструкции персоналу АСУ и этих систем должны быть взаимоувязаны для всех режимов выполнения данной функции и содержать указания о действиях персонала при отказах технических средств АСУ.
1.1.8Требования к лингвистическому обеспечению АСУ.
Лингвистическое обеспечение АСУ должно быть достаточным для общения различных категорий пользователей в удобной для них форме со средствами автоматизации АСУ и для осуществления процедур преобразования и машинного представления обрабатываемой в АСУ информации.
В лингвистическом обеспечении АСУ должны быть:
предусмотрены языковые средства для описания используемой в АСУ информации; унифицированы используемые языковые средства; стандартизированы описания однотипных элементов информации и записи синтаксических
конструкций; обеспечены удобство, однозначность и устойчивость общения пользователей со средствами
автоматизации АСУ; предусмотрены средства исправления ошибок, возникающих при общении пользователей с
техническими средствами АСУ.
Лингвистическое обеспечение АСУ должно быть отражено в документации (инструкциях, описаниях) организационного обеспечения АСУ в виде правил общения пользователей с техническими средствами АСУ во всех режимах функционирования системы.
1.1.9Требования к правовому обеспечению АСУ.
Правовое обеспечение АСУ должно включать совокупность правовых норм:
определяющих юридическую силу информации на носителях данных и документов, используемых при функционировании АСУ и создаваемых системой;
регламентирующих правоотношения между лицами, входящими в состав персонала АСУ (права, обязанности и ответственность), а также между персоналом АСУ и персоналом систем, взаимодействующих с АСУ.
Правила и предписания, вытекающие из юридической силы информации на носителях данных и правовых норм, должны быть включены в инструкции организационного обеспечения и положения о соответствующих службах АСУ.
1.1.10Требования к эксплуатационной документации на АСУ.
Эксплуатационная документация на АСУ должна быть достаточной для ввода АСУ в действие и ее эффективного функционирования.
Эксплуатационная документация на АСУ должна:
содержать сведения, необходимые для быстрого и качественного освоения и правильной эксплуатации средств автоматизации АСУ;
содержать указания по деятельности персонала АСУ в аварийных ситуациях или при нарушении нормальных условий функционирования АСУ;
не содержать положений, допускающих неоднозначное толкование.
1.1.11Требования безопасности.
Неправильные действия персонала АСУ не должны приводить к аварийной ситуации. Требования по безопасности электротехнических изделий - по ГОСТ 12.2.007.0. Требования по безопасности средств вычислительной техники - по ГОСТ 25861.
Все внешние элементы технических средств, находящиеся под напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения, а сами технические средства иметь зануление или защитное заземление в соответствии с ГОСТ 12.1.030 и "Правилами устройства электроустановок".
Требования безопасности должны быть установлены специальным разделом должностных инструкций и (или) инструкции по эксплуатации АСУ и иметь ссылки на инструкции по эксплуатации технических средств.
Комфортные условия обитаемости персонала АСУ должны соответствовать действующим санитарным нормам, предельно допустимые условия обитаемости - по ГОСТ 12.1.005, допустимые уровни влияния опасных и вредных производственных факторов - по ГОСТ 12.0.003.
Общие эргономические требования к микроклимату рабочих помещений персонала АСУ - по ГОСТ
12.1.005.
Уровни шума и звуковой мощности в местах расположения персонала АСУ не должны превышать значений, установленных ГОСТ 12.1.003 (в том числе и акустическими средствами передачи данных).
Общие эргономические требования к вибрации оборудования на рабочих местах персонала АСУ - по ГОСТ 12.1.012.
Сигнальные цвета и знаки безопасности по ГОСТ 12.4.026.
Лекция 19
1.1 Техническое задание на создание автоматизированных систем. Состав и содержание документа. Правила оформления. Порядок разработки, согласования и утверждения технического задания на систему (2 часа)
Рассмотрим документ: ГОСТ 34.602-89. Информационная технология. Комплекс стандартов на
автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.
1.1.1Общие положения
Техническое задание на автоматизированную систему является основным документом, определяющим требования и порядок создания автоматизированной системы, в соответствии с которым проводится разработка автоматизированной системы и ее приемка при вводе в действие.
Техническое задание на автоматизированную систему разрабатывают на систему в целом, предназначенную для работы самостоятельно или в составе другой системы.
Дополнительно могут быть разработаны техническое задание на части автоматизированной системы, на подсистемы автоматизированной системы, комплексы задач автоматизированной системы и т. п., в том числе на программные средства в соответствии и на информационные изделия в соответствии со стандартом ЕСПД ГОСТ
19.201.
Включаемые в техническое задание на автоматизированную систему требования должны соответствовать современному уровню развития науки и техники и не уступать аналогичным требованиям, предъявляемым к лучшим современным отечественным и зарубежным аналогам.
Задаваемые в техническом задании на автоматизированную систему требования не должны ограничивать разработчика системы в поиске и реализации наиболее эффективных технических, технико-экономических и других решений.
Техническое задание на автоматизированную систему разрабатывают на основании исходных данных. Изменения к техническому заданию на автоматизированную систему оформляют дополнением или
подписанным заказчиком и разработчиком протоколом, которые являются неотъемлемой частью технического задания на автоматизированную систему. На титульном листе технического задания на автоматизированную систему должна быть запись "Действует с ".
1.1.2Состав и содержание
Техническое задание на автоматизированную систему содержит следующие разделы, которые могут быть разделены на подразделы:
1) Общие сведения, где указывают:
полное наименование системы и ее условное обозначение;
Например, "Автоматизированная система управления установкой ГЕЛИЙ", или "Автоматизированная система управления технологическим процессом производства гранулированного МОКС-топлива для РУ БН800".
шифр темы или шифр (номер) договора;
Например, "АСУ-ГЕЛИЙ", или "АСУТП МОКС".
наименование предприятий (объединений) разработчика и заказчика (пользователя) системы и их реквизиты;
перечень документов, на основании которых создается система, кем и когда утверждены эти документы; плановые сроки начала, и окончания работы по созданию системы; сведения об источниках и порядке финансирования работ;
порядок оформления и предъявления заказчику результатов работ по созданию системы (ее частей), по изготовлению и наладке отдельных средств (технических, программных, информационных) и программнотехнических (программно-методических) комплексов системы.
Например, "В соответствии с настоящим техническим заданием разрабатывается и предъявляется Заказчику проектная и рабочая документация на автоматизированную систему управления установкой, перечень которой представлен в разделе 6 технического задания. Разработка и оформление документов осуществляется в соответствии с требованиями государственных стандартов Российской Федерации".
2) Назначение и цели создания системы, который состоит из подразделов:
2
назначение системы, где указывают вид автоматизируемой деятельности (управление, проектирование и т.п.) и перечень объектов автоматизации (объектов), на которых предполагается ее использовать. Для АСУ указывают перечень автоматизируемых органов управления и управляемых объектов;
Например, "Автоматизированная система управления установкой ГЕЛИЙ предназначена для управления технологическими процессами обезгаживания тары и компримирования гелия на установке ", или "Система представляет собой распределенный информационно-управляющий комплекс программно-технических средств, рассчитанный на длительное функционирование и предназначенный для контроля технологических параметров и управления в реальном масштабе времени установкой производства гранулята МОКС-топлива".
цели создания системы, где приводят наименования и требуемые значения технических, технологических, производственно-экономических или других показателей объекта автоматизации, которые должны быть достигнуты в результате создания АС.
Например, "Целями создания системы являются: контроль технологических параметров, обеспечение дистанционного управления запорной арматурой и исполнительными механизмами, получение необходимой информации о текущем положении запорной арматуры и состоянии исполнительных механизмов, автоматизированное управление по технологическим циклам процессами обезгаживания тары и компримирования гелия", или "АСУТП МОКС создается с целью оснащения технологического процесса автоматизированной системой управления, позволяющей улучшить условия труда обслуживающего персонала за счет уменьшения работ вредных и опасных для жизни и здоровья людей, повысить надежность и качество функционирования во всех режимах его эксплуатации за счет:
улучшения организации управления технологическим процессом; оперативного получения необходимой информации о протекании технологического процесса и работе
оборудования; оперативного обнаружения, регистрации и сигнализации нарушений технологических процессов и
аварийных ситуаций".
3) Характеристика объекта автоматизации, который состоит из подразделов:
краткие сведения об объекте автоматизации или ссылки на документы, содержащие такую информацию;
Например, "Объектом автоматизации является оборудование установки, задействованное в технологическом процессе производства компримирования гелия.
Установка состоит из двух технологических шкафов: шкафа обезгаживания; шкафа наполнения.
Шкаф обезгаживания предназначен для подготовки тары к заполнению продуктом и состоит из печей нагрева транспортной тары, системы вакуумирования, электроприводов управления запорной арматурой. Процесс подготовки тары осуществляется вакуумированием транспортной тары с одновременным ее нагревом до высокой температуры.
Шкаф наполнения предназначен для тонкой очистки продукта от примесей, заполнения транспортной тары готовым продуктом (компримирование) и состоит из системы вакуумирования, фильтров очистки (угольные ловушки), насосов предварительной подачи продукта, мембранного насоса высокого давления, накопительных емкостей, емкостей аварийного сброса продукта, электроприводов управления запорной арматурой. Процесс тонкой очистки продукта от примесей осуществляется пропусканием газа через фильтры очистки до требуемой чистоты и заполнением накопительных емкостей готовым продуктом. Процесс заполнения транспортной тары готовым продуктом осуществляется из накопительных емкостей мембранным насосом под высоким давлением", или "Производство гранулированного МОКС-топлива расположено в 2-х параллельных цепочках манипуляторных боксов (камер), предназначенных для наработки топлива с заданным содержанием диоксида плутония для 3-х зон обогащения активной зоны РУ БН-800 и одной зоны обогащения гибридной зоны РУ БН-600. Цепочки идентичны друг другу по составу и размещению оборудования. Все камеры герметичные. Камеры расположены последовательно друг за другом. Передача исходного материала из камеры в камеру выполняется в контейнерах с помощью магнитных транспортеров. Технологический процесс состоит из операций расплава оксида плутония в электролите, электролиз расплава, снятия катодных осадков, предварительного дробления осадков, промывки осадка, сушки осадка, финального измельчения, классификации гранулята, временного хранения. К вспомогательным процессам относятся утилизация газообразного хлора, расплава, подготовка исходных растворов, транспортировка исходных материалов и готовой продукции. Протяженность одной технологической цепочки 80 метров. Технологические цепочки соединены между собой магнитными транспортерами".
сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации и характеристиках окружающей среды.
Например, "Оборудование на объекте автоматизации размещается в производственных условиях. Внешние воздействующие факторы на объекте автоматизации следующие: