Информационные технологии в металлургии. Практикум

Рисунок 4.2 – Обобщенная схема функционирования АСУ ТП

2)системы программного или следящего управления – обеспечивают с заданной точностью установленное рациональное (оптимальное) изменение технологического процесса,

3)системы оптимизации – автоматически выбирают наилучший (по какому-либо признаку) технологический режим и обеспечивают его отработку с заданной точностью.

Кроме того, принято разделять основные и вспомогатель-

ные функции системы. К основным функциям относятся:

-- информационные ­функции: сбор, преобразование, хранение информации о состоянии технологического объекта управления, представление ее оперативному персоналу или передача

для последующей переработки; -- управляющие функции: выработка решений и осущест-

вление управляющих воздействий на объект управления. Назначение вспомогательных функций имеет обеспечива-

ющий характер решения внутрисистемных задач, которые могут существенно различаться в различных производственных процессах.

На современном этапе технического развития общества создание АС осуществляется с помощью прикладных программ систем SCADA (Supervisor Control And Data Acquisition). В основе их функционирования лежит отображение существующей

61

технологической схемы в виде интерактивного представления потоков в технологии, сигнальных, контролирующих и управляющих устройств, а также технологического оборудования (мнемосхема) и обеспечение общего управления процессом со стороны оператора. При этом система SCADA должна обеспечивать комфортность работы в ней и быть гибкой с точки зрения внедрения новых технологий.

Каноническое проектирование автоматизированных систем основано на использовании каскадной модели жизненного цикла изделия, а также особенностей технологии индивидуального (оригинального) проектирования и предусматривает наличие определенных стадий проектирования. Принцип деления процесса проектирования на стадии направлен на разработку системы «сверху вниз» начиная с укрупненных решений с последующей детализацией. Поскольку объекты автоматизации имеют различную сложность, то и этапы работ могут различаться по трудоемкости. При этом существует возможность объединять последовательные этапы, исключать некоторые работы на любой стадии проекта, а также до окончания предыдущей стадии начинать выполнение следующей. При этом каноническое проектирование направлено на минимальное использование типовых проектных решений, адаптация которых возможна путем перепрограммирования соответствующих программных модулей системы.

Каноническое проектирование основано на ряде стандартов: ГОСТ 34.003–90 – термины и определения основных поня-

тий в области автоматизированных систем, ГОСТ 34.201–89 – виды, комплектность и обозначение до-

кументов при создании автоматизированных систем, ГОСТ 34.601–90 – стадии создания автоматизированных

систем, ГОСТ 34.602–89 – техническое задание на создание АС,

ГОСТ 34.603–92 – виды испытаний автоматизированных систем,

ГОСТ 2.105–95 – общие требования к текстовым документам и некоторые другие.

По отношению к проекту разработки АС можно выделить три этапа проектирования: предпроектную, проектную и постпроектную. Различные стадии разработки системы могут быть выполнены разными организациями – участниками проекта,

62

что оформляется в соответствующих договорах и технических заданиях на выполнение работ.

Предпроектный этап направлен на обследование объекта автоматизации и разработку технического задания на разрабатываемую АС. Характерными результатами этого этапа являются определение целей и задач системы, формирование общих требований к ее созданию, разработка программы проведения обследования, в ходе которого необходимо выявить индивидуальные особенности объекта автоматизации, оценить модель управления, задачи, подлежащие автоматизации, технико-экономические характеристики, ориентировочный состав технических средств. В соответствии с ГОСТ 34.601–90 этот этап содержит следующие стадии.

1-я стадия. Формирование требований к АС:

-- обследование объекта и обоснование необходимости создания АС,

-- формирование требований пользователя к АС, -- оформление отчета о выполненной работе и заявки на

разработку АС (тактико-техническое задание). 2-я стадия. Разработка концепции АС: -- изучение объекта,

-- проведение необходимых научно-исследовательских ра-

бот,

-- разработка вариантов концепции ИС, удовлетворяющих требованиям пользователей,

-- оформление отчета о проделанной работе. 3-я стадия. Техническое задание:

-- разработка технико-экономического обоснования (ТЭО) проекта. В этом документе фиксируют результаты выполнения проекта, составляют графики выполнения работ и финансирования на разных этапах выполнения проекта, функции, выполняемые системой, условия эксплуатации будущей системы, форма приемки/сдачи работ, время окупаемости проекта, ожидаемые выгода и экономический эффект проекта, риски и ограничения, влияющие на успешность проекта, и т.д.,

-- разработка и утверждение технического задания (ТЗ) на создание АС. В соответствии с ГОСТ 34.602–89, техническое задание – основной документ, определяющий требования и порядок создания (развития, модернизации) АС, в соответствии с которым проводится ее разработка и приемка при вводе в эксплуатацию. Разработка технического задания предусматривает

63

описание следующих разделов: общие сведения, назначение и цели создания системы, характеристика объектов автоматизации, требования к системе, состав и содержание работ по созданию системы, порядок контроля и приемки системы, требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу в эксплуатацию, требования к документированию, источники разработки.

Проектный этап главным образом ориентирован на разработку технической и рабочей документации проекта. Для решения задач информационного обеспечения осуществляют анализ информационных потоков, форм документации, системы кодирования, а также все связанное со структурой и системой управления базами данных (СУБД), что определяет состав исходных технологических требований. Этот этап содержит следующие стадии.

4-я стадия. Эскизный проект:

-- разработка предварительных проектных решений по системе и ее частям,

-- разработка эскизной документации на АС и ее части. На этапе эскизного проекта должны быть определены цели, функции АС и подсистем; состав комплексов задач и отдельных задач; концепция и структура информационной базы, функции СУБД; функции и параметры основных программных средств; ожидаемый эффект от ее внедрения. Если для какого-либо элемента объекта автоматизации проектные решения выбраны ранее или являются очевидными (типовыми), то стадия эскизного проекта может быть исключена из последовательности работ. Документация, содержащая результаты работ по совокупности принятых проектных решений на стадии эскизного проекта, согласовывается, утверждается и используется в дальнейшем для выполнения работ по созданию АС.

5-я стадия. Технический проект. Для выбора основных проектных решений на стадии подготовки технического проекта проводят работы научно-исследовательского и экспериментального характера и рассчитывают экономическую эффективность проекта. Важным аспектом разработки технического проекта является анализ всей используемой информации на предмет полноты, избыточности, дублирования, непротиворечивости и т.д., а также определение форм выходных документов. Документация должна быть оформлена в соответствии с требованиями ГОСТ 34.201–89. Стадия состоит:

64

-- из разработки проектных решений по системе и ее ча-

стям,

-- разработки документации на АС и ее части, -- разработки и оформления документации на поставку из-

делий для комплектования АС и (или) технических требований (технических заданий) на их разработку,

-- разработки заданий на проектирование в смежных частях проекта.

6-я стадия. Рабочая документация. Предполагает создание всей информационной и сопровождающей документации, которая содержит сведения, обеспечивающие выполнение работ на стадиях ввода в действие и эксплуатации АС, в том числе сведения для поддержания уровня качества функционирования АС. Стадия технического проектирования завершается определением технических требований, подготовкой и оформлением документации на комплектование (комплектная ведомость) и составлением ТЗ на разработку АС. Один из основных этапов стадии рабочего проектирования – разработка рабочей документации на информационное обеспечение АС, в состав которой входят технический проект ИС, описание баз данных, перечень исходных и выходных данных и документов системы. Стадия состоит:

-- из разработки рабочей документации на АС и ее части, -- разработки или адаптации программного обеспечения АС. Постпроектный этап включает реализацию мероприятий

по введению АС в эксплуатацию: подготовку помещений, где она будет размещена, технологического оборудования, функционирование которого она будет обслуживать, технических средств самой АС и обучение персонала. Также к этой стадии проектирования относят проведение и анализ результатов испытаний, последующую эксплуатацию АС, в том числе мероприятия по сопровождению АС, рекомендации по возможной модернизации.

7-я стадия. Ввод системы в действие. Стадия ввода АС в эксплуатацию включает подготовку объекта автоматизации к вводу АС в действие; комплектацию АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программнотехническими комплексами, информационными изделиями); подготовку обслуживающего персонала; строительно-монтаж- ные работы; пусконаладочные работы; проведение предварительных испытаний, опытной эксплуатации и приемочных испытаний, которые при необходимости могут быть расширены

65

дополнительными испытаниями как всей АС в целом, так и отдельных ее частей. Проведение испытаний АС регламентируется соответствующей программой и методикой испытаний, которые разрабатываются в ходе проектирования системы. Испытания АС проводят с целью проверки ее работоспособности и соответствия ТЗ, устранения неисправностей, при необходимости доработки программного обеспечения и дополнительной наладки технических средств АС, а также внесения изменений в документацию АС. При всех видах испытаний оформляются соответствующие акты о приемке системы в эксплуатацию.

8-я стадия. Сопровождение АС. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами и послегарантийное обслуживание. Характерными процессами стадии являются осуществление работ по устранению недостатков АС, выявленных при эксплуатации в течение гарантийного срока, а также анализ функционирования системы, выявление отклонений от нормального функционирования и их причин, устранение причин отклонений и недостатков, обеспечение стабильности эксплуатационных характеристик.

Контрольные вопросы

1 К основным функциями SCADA-программ относятся:

1) отображение технологического процесса в виде мнемос-

хем,

2)сигнализация о наступлении опасных (аварийных) си-

туаций,

3)обеспечение общего управления процессом со стороны оператора-технолога,

4)стабилизация переменных технологического процесса на некоторых постоянных значениях, определяемых регламентом производства,

5)программное изменение режима процесса по заранее заданным законам.

2 К SCADA-системам предъявляются следующие требова-

ния:

1) создание обширных возможностей для реализации графического интерфейса,

66

2)обеспечение открытости с точки зрения как подключения различного контроллерного оборудования, так и коммуникации с другими программами,

3)обеспечение простоты разработки приложений,

4)возможность использования новых технологий,

5)стабилизация переменных технологического процесса на некоторых постоянных значениях, определяемых регламентом производства.

3 К основным структурным компонентам современных SCADA-систем относятся:

1)удаленный терминал,

2)диспетчерский пульт управления,

3)коммуникационная система,

4)пункт синхронизации,

5)пункт стереоуправления.

4 Обработку задачи (управление) в режиме реального времени осуществляет структурный компонент SCADA-системы:

1)удаленный терминал,

2)диспетчерский пульт управления,

3)пункт стереоуправления,

4)система телеуправления,

5)система телерегулирования.

5 Обработку данных и управление высокого уровня (как правило, в режиме мягкого реального времени) осуществляет структурный компонент SCADA-системы:

1)удаленный терминал,

2)диспетчерский пульт управления,

3)коммуникационная система,

4)пункт скриптинга,

5)пункт синхронизации.

6 Для передачи данных с удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на удаленный терминал (объект) в зависимости от конкретного исполнения необходим структурный компонент SCADA-системы:

1)пункт стереоуправления,

2)диспетчерский пульт управления,

67

3)коммуникационная система,

4)пункт синхронизации,

5)пункт скриптинга.

7 Системы автоматического регулирования, работающие по замкнутому циклу, делятся на:

1)системы автоматической стабилизации,

2)системы программного регулирования,

3)следящие системы,

4)системы базового контроля,

5)системы аварийной защиты.

8 Системы автоматического регулирования, работающие по разомкнутому циклу, делятся на:

1)системы компенсации,

2)системы программного регулирования,

3)следящие системы,

4)системы базового контроля,

5)системы автоматической стабилизации.

9 Системы автоматического регулирования, работающие по комбинированному циклу, делятся на:

1)системы стабилизации,

2)системы программного регулирования,

3)следящие системы,

4)системы компенсации,

5)системы базового контроля.

10 К самонастраивающимся системам автоматического регулирования относятся:

1)система экстремального регулирования,

2)система с перестраивающимися устройствами,

3)аналитические самонастраивающиеся системы,

4)системы компенсации,

5)системы стабилизации.

11 Системы стабилизации автоматического регулирования процессом (объектом), работающие по замкнутому циклу, характеризуются тем, что:

1) управляющее воздействие является постоянной заранее заданной величиной,

68

2)управляющее воздействие является известными функциями времени,

3)управляющее воздействие является заранее неизвестной функцией времени,

4)управляющее воздействие является заранее неизвестной величиной,

5)нет правильного ответа.

12 Системы программного автоматического регулирования процессом (объектом), работающие по замкнутому циклу, характеризуются тем, что:

1)управляющее воздействие является постоянной заранее заданной величиной,

2)управляющее воздействие является известными функциями времени,

3)управляющее воздействие является заранее неизвестными функциями времени,

4)управляющее воздействие является заранее неизвестной величиной,

5)нет правильного ответа.

13 Следящие системы автоматического регулирования процессом (объектом), работающие по замкнутому циклу, характеризуются тем, что:

1)управляющее воздействие является постоянной заранее заданной величиной,

2)управляющее воздействие является известными функциями времени,

3)управляющее воздействие является заранее неизвестными функциями времени,

4)управляющее воздействие является заранее неизвестной величиной,

5)нет правильного ответа.

14 Влияние возмущающих воздействий на регулируемые переменные путем изменения самих воздействий или компенсации их действия на системы уменьшают:

1)системы компенсации,

2)системы автоматической стабилизации,

3)следящие системы,

69

4)системы программного регулирования,

5)системы базового контроля.

15 Автоматический регулятор поддерживает предельное значение регулируемой величины путем подачи поискового сигнала:

1)в самонастраивающихся системах экстремального регулирования,

2)в системах с перестраивающимися устройствами,

3)в аналитических самонастраивающихся системах,

4)в системах программно-аналитического регулирования,

5)в стабилизирующих системах регулирования.

16 Параметры или структура автоматически изменяются в зависимости от управляющих и возмущающих воздействий или переменности параметров объекта:

1)в самонастраивающихся системах экстремального регулирования,

2)в системах с перестраивающимися устройствами,

3)в аналитических самонастраивающихся системах,

4)в системах программно-аналитического регулирования,

5)в стабилизирующих системах регулирования.

17 Перестройка свойств систем осуществляется на основе аналитического определения их динамических характеристик:

1)в самонастраивающихся системах экстремального регулирования,

2)в системах с перестраивающимися устройствами,

3)в аналитических самонастраивающихся системах,

4)в системах программно-аналитического регулирования,

5)в стабилизирующих системах регулирования.

18 По виду сигналов все системы регулирования можно разделить на:

1)непрерывные,

2)дискретные,

3)дискретно-непрерывные,

4)релейные,

5)линейные.

70