3.Характеристика объекта автоматизации

Основным элементом АСУ ККПП является обслуживаемое помещение, в котором постоянно происходит переход воздуха из одного состояния в другое. Для поддержки заданных параметров в обслуживаемое помещение подается приточный воздух с параметрами, отличными от параметров внутри помещения. Смешиваясь с внутренним воздухом и вытесняя его, приточный воздух ассимилирует избыточное тепло и влажность или подогревает и увлажняет воздух помещения.

Обслуживаемое помещение характеризуется рассредоточенными показателями воздуха. Учет рассредоточенных характеристик усложнен, поэтому помещение при решении задач автоматического регулирования рассматривается как объект с сосредоточенными параметрами, то есть температура и влажность воздуха определяются в наиболее типовой (рабочей) зоне. Именно в такой зоне должны быть установлены датчики регулируемых параметров. Температура и влажность измеряются с помощью датчиков и с помощью контура ПИД-регулирования вычисляются и формируются корректирующие управляющие воздействия, которые реализуются с помощью отопительной системы, кондиционера. В помещении также находится пульт управления оператора и системы сбора информации. При отклонении значений климатических условий от нормы, автоматически принимаются управляющие воздействия. При изменении нормальных условий с помощью пульта оператора принимаются управляющие воздействия, которые возвращают систему в нормальный режим.

4. Требования к системе и техническим параметрам

Требования к структуре системы

Проектируемая АСУ ККПП должна быть построена на основе современных информационных технологий и программно-технических средств и обеспечивать автоматизированное управление объектов в непрерывном режиме эксплуатации (за исключением периодов планового обслуживания).

По иерархическому принципу АСУ ККТХ должна подразделяться на уровни:

• нижний уровень:

• измерительные преобразователи параметров приточного воздуха;

• измерительные преобразователи параметров воздуха в помещении;

• регулирующие и другие исполнительные механизмы;

• верхний уровень:

• операторская станция (рабочее место оператора);

Следует предусмотреть работу оборудования данной системы в следующих условиях:

• температура приточного воздуха от - 30 до + 50°С;

• температура воды на входе° С - +60..+85;

• относительная влажность воздуха на входе % - 60..90;

• электропитание 220 В ± 10%, 50 Гц для исполнительных устройств, =24 В для измерительных устройств; грозозащита;

• режим работы – непрерывный;

• срок службы − не менее 5 лет для измерительных устройств и не менее 8 лет – для исполнительных.

Автоматизированный контроль и управление климатом производственных помещений должен осуществляться из центрального пульта управления без постоянного присутствия эксплуатационного персонала в зоне размещения технологического оборудования.

Требования к функционированию системы

АСУ ККПП должна:

• обеспечивать эффективную работу технологического оборудования без постоянного присутствия эксплуатационного персонала в зоне размещения оборудования с минимальным количеством ручных операций и безопасными условиями труда;

• обеспечивать высокую надежность автоматического регулирования и управления технологическим процессом за счёт применения современных технических средств и программного обеспечения;

• облегчать работу обслуживающему персоналу за счёт упрощения процедуры пуска оборудования, ведения технологического процесса;

• обеспечивать взаимодействие с:

• системами сбора и обработки информации - по сети RS-485;

• исполнительными механизмами и агрегатами - по физическим каналам связи;

• системой автоматического управления исполнительными устройствами – по сети RS-485.

Операторская станция должна быть оборудована системой экстренного останова для возможности корректного останова агрегатов при отказе каналов связи с микропроцессорной техникой.

Требования к численности и квалификации персонала

АСУ ККПП должна обслуживаться персоналом, прошедшим обучение на специальных курсах подготовки и имеющим удостоверения на право работы со средствами вычислительной техники или соответствующими специалистами.

Численность и режим работы обслуживающего персонала должны быть достаточными для технического обслуживания АСУ ККПП и выполнения ремонта при круглосуточной работе оборудования.

Требования к надежности

АСУ ККПП должна быть многоканальной, многофункциональной системой длительного пользования и являться ремонтопригодным объектом с периодическим техническим обслуживанием. Требования к показателям надёжности системы устанавливаются в соответствии с ГОСТ 24.701-84.

Программное обеспечение функциональной подсистемы должно предотвращать возникновение отказов в выполнении функций АСУТП при отказах технических средств функциональной подсистемы и при ошибках персонала, участвующего в выполнении этой функции, либо должно обеспечить перевод отказов, ведущих к большим потерям, в отказы, сопряженные с меньшими потерями.

Система должна быть многофункциональной, восстанавливаемой и должна отвечать следующим требованиям к надежности:

• коэффициент готовности, должен быть не менее 0.995;

• средняя наработка на отказ комплекса средств вычислительной техники системы должна быть не менее 30000 часов.

В системе должны быть дублированы: процессорные модули; источники питания; линии связи.

Кроме аппаратурного резерва, система должна обладать временной и функциональной избыточностью (степень загруженности контроллеров, запас емкости памяти и свободных функциональных блоков и т.д.).

Требования безопасности

Технические средства АСУТП должны соответствовать требованиям:

• ДНАОП 0.00-1.07–94 «Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением»;

• НПАОП 0.00-1.41-88 «Общие правила взрывобезопасности для взрывопожароопасных, химических, нефтехимических и нефтеперерабатывающих производств»;

• ПУЭ-2002 гл.7.3 "Правил устройства электроустановок";

• ГОСТ 12.2.070-81 "Правила техники безопасности электрических цепей";

• СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03. «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы».

• ГОСТ 25861-83 "Машины вычислительные и системы обработки данных. Требования электрической и механической безопасности и методы испытаний".

Все внешние элементы технических средств системы, находящиеся под напряжением, должны иметь защиту от случайного прикосновения человека, а сами технические средства - заземлены в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ "Защитное заземление, зануление" и "Правил устройства электроустановок" ПУЭ-2002, глава 7.3.

Установка технических средств должна соответствовать требованиям действующих «Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей» (ПТЭ 2003г.)

Требования безопасности при монтаже, наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте технических средств АСУТП должны быть приведены в документации на технические средства.

Требования к эргономике и технической эстетике

Удобство обслуживания обеспечить по ГОСТ 12.2.049.-80. Система стандартов безопасности труда. Оборудование производственное. Общие эргономические требования.

Эстетику обеспечить по ГОСТ 20.39.108-85. Комплексная система общих технических требований. Требования по эргономике, обитаемости и технической эстетике. Номенклатура и порядок выбора.

Общие эргономические требования к залу операторов и расположению рабочих мест должны соответствовать ГОСТ 21958-76 "Общие эргономические требования к расположению рабочих мест".

Общие эргономические требования, регламентирующие организацию рабочего места, взаимное расположение средств связи в пределах одного рабочего места - по ГОСТ 22269-76 "Система Человек - машина. Рабочее место оператора. Взаимное расположение элементов рабочего места. Общие эргономические требования".

Требования к эксплуатации, техническому обслуживанию, ремонту и хранению компонентов системы

АСУТП должна быть рассчитана на непрерывный круглосуточный режим работы.

Виды, периодичность и регламент обслуживания технических средств должны быть указаны в соответствующих инструкциях по эксплуатации.

Поставщик должен предоставить Заказчику перечень узлов, компонентов, разъемов и блоков, подлежащих профилактическому осмотру, калибровке и поверке, с указанием периодичности последних, а также инструкции по выполнению этих работ.

Для нормального функционирования технические средства АСУ ККПП должны быть рассчитаны на работу в следующих условиях:

• температура окружающего воздуха: -30..+50 ˚С;

• относительная влажность окружающего воздуха: 30..80 % без конденсации;

• частота вибрации должна быть не более 14 Гц при амплитуде смещений не более 0,5 мм;

• атмосферное давление – от 84кПа до 107кПа.

Расположение технических средств АСУТП должно быть рациональным как с точки зрения монтажных связей между ними, так и удобства и безопасности их эксплуатации и обслуживания.

Требования по стандартизации и унификации

Система управления должна обеспечить функционирование технологического объекта в пределах регламентных норм.

Разрабатываемая система должна быть универсальной, обеспечивать возможность ее использования на широком классе объектов управления.

При разработке системы управления необходимо обеспечить максимальную унификацию применяемых узлов и деталей; использование стандартных крепежных изделий.

В АСУ ТП должны быть использованы:

– входные аналоговые сигналы с токовыми значениями от 4 до 20 мА;

– выходные аналоговые сигналы с токовыми значениями от 4 до 20 мА;

– входные дискретные сигналы со значением входного сигнала 24 В постоянного тока и220 В переменного;

– выходные дискретные сигналы со значением выходного сигнала 24 В постоянного тока и 220 В переменного.

Использование серийно выпускаемых комплектующих изделий не менее 95%.

Все приобретаемые изделия и узлы, входящие в комплект должны быть общего назначения и не подлежать согласованию.

Требования к функциям, выполняемым системой

АСУ ККПП должна выполнять функции информационные, управляющие и противоаварийные.

Информационные функции:

• вычислительные и логические функции информационного характера;

• автоматическая регистрация текущих значений технологических параметров и состояния исполнительных механизмов;

• автоматический контроль и фиксация команд и действий оператора при пуске, работе и нормальной остановке оборудования;

• автоматическое обнаружение и отображение (аварийных и предупредительных) значений технологических параметров и показателей состояния оборудования на экранах мониторов операторских станций;

• отображение и регистрация первопричины аварийной остановки;

• диагностика исправности (состояния) управляющего оборудования АСУ ККПП;

• звуковое оповещение об отклонениях или нарушениях в технологическом процессе;

• подача звуковых и световых сигналов при включении предупредительной и аварийной сигнализации.

• Управляющие функции:

• автоматический программный пуск оборудования АСУ ККПП;

• автоматическая программная остановка (нормальная и аварийная) оборудования АСУ ККПП;

• изменение текущих значений технологических параметров в ручном режиме;

• дистанционное управление вспомогательным электрооборудованием, регулирующим оборудованием;

• работа технологического оборудования без постоянного присутствия эксплуатационного персонала;

• возможность поэтапного пуска АСУ ККПП при производстве пусконаладочных работ.

Противоаварийные функции:

• автоматическая защита оборудования АСУ ККПП путем его аварийной остановки;

• формирование необходимых технологических блокировок;

• запрет выполнения команд, которые не предусмотрены алгоритмом управления;

• экстренная остановка АСУ ККПП по инициативе оператора;

• возможность ручной остановки АСУ ККПП оператором при аварийных ситуациях;

• возможность остановки АСУ ККПП при исчезновении напряжения основного источника электроэнергии;

• контроль наличия питающих напряжений.

Требования к математическому обеспечению

Для реализации функций первичной обработки аналоговых сигналов должны применяться стандартные алгоритмы масштабирования, линеаризации, сглаживания, фильтрации и усреднения.

Для реализации функций автоматического регулирования должен использоваться стандартный алгоритм ПИД-регулирования. Все типовые задачи, связанные со сбором, хранением и представлением информации, выдачей управляющих воздействий, должны быть реализованы на языках программирования, соответствующих требованиям стандарта IEC 61131-3.

Описание алгоритмов должно быть выполнено с применением блок-схем.

Архивирование истории процесса

Для отслеживания изменения состояния параметров технологического процесса необходимо организовать хранение истории значений параметра.

Предусмотреть архивы аналоговых параметров:

• архив мгновенных значений параметров;

• архив предаварийных и после аварийных ситуаций;

• архив усредненных значений параметров за сутки;

• архив среднечасовых значений параметров на месячном интервале.

По инициативе оператора архивный тренд в виде графиков должен выводиться на экран дисплея.

Просмотр трендов не должен мешать оператору управлять технологическим процессом.

Формирование отчетной документации

Протоколы нарушений и событий

В режиме оперативного контроля должен формироваться протокол нарушений регламентных и предаварийных границ. Оператор должен иметь возможность просматривать протокол на экране видеомонитора в произвольный момент времени. В протоколе должны фиксироваться в хронологическом порядке с начала смены шифры, наименования параметров, вышедших за границы, и значения этих границ для аналоговых параметров, а также время и дата возникновения нарушения. Для дискретных параметров должно фиксироваться изменение состояния.