Автоматизированные системы управления технологическими процессами

Этапы развития АСУТП

Современная автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления, как правило, удовлетворяющую требованиям, предъявляемым к системам жесткого реального времени. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

Выделяют три этапа развития АСУТП, обусловленные характером объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание системы управления.

Первый этап — системы автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.

Второй этап — системы автоматического управления. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью САУ реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

Третий этап — автоматизированные системы управления технологическими процессами. АСУТП характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале используется применение микропроцессоров на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активно развиваются человеко-машинные системы управления, инженерной психологией, методы и модели исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа к этапу меняются функции человека (опсрато-ра/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации. От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Следует отметить и проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.

В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60-х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, то гда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %.

Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода, реализованного в концепции SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) и предопределенного ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса.

SCADA-система представляет собой пакет программ, предназначенный для разработки и реализации компьютерных рабочих станции операторов в системах автоматизации производства, т. е. программные средства, реализующие основные функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, передачи данных и команд системе контроля и управления.

Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA-системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность «рычагов» управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. — повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отмстить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет сократить сроки разработки проектов по автоматизации и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).

Управление технологическими процессами на основе систем SCADA стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.

В мире насчитывается нс один десяток компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA-система — это уникальная инновационная разработка компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны. В СНГ распространяется более 20-ти разных открытых SCADA-программ, в основном зарубежных и частично отечественных производителей. Некоторые из этих SCADA-программ специализированы на конкретные отрасли производства и задачи, но подавляющее большинство SCADA-программ имеют универсальный характер. Ниже перечисляются отдельные SCADA-программы, используемые на предприятиях СНГ.

Среди SCADA-программ зарубежных производителей, используемых на предприятиях СНГ можно отметить Bridge View и Lookout (National Instuments, США), Cimplicity (GE Fanuc, США), Citect (Ci Technologies, Австралия), Factory Link (U.S.Data Co, США), Genesis (Iconics Co, США), iFIX (Intellution, США), InTouch (Wonderware, США), Maestro NT, SattGraf 5000 и MicroSCADA (ABB, США), RealFlex (BJ Software Systems, США, RSView32 (Rockwell Automation, Великобритания) и другие. Назовем SCADA-программы отечественных производителей: Круг 2000 (Круг), САРГОН (НВТ Автоматика), СКАТ-М (Центрпрограммсистем), RTWin CACSD (SWD Real time System), Trace Mode (AdAstra), Viord micro SCADA (Фиорд), VNS (ИнСАТ).

SCADA-система состоит из инструментального комплекса (средство разработки конкретного программного обеспечения разных серверов и рабочих станций) и исполнительского комплекса (реализация разработанного программного обеспечения в определенной операционной среде). С каждым годом уменьшается число фирм, которые сами разрабатывают для своего промышленного технологического комплекса оригинальные SCADA программы, и все увеличивается число специализированных фирм, которые выпускают открытые SCADA программы, используемые практически в любых промышленно технологических комплексах и с любыми контроллерами.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >