Структура автоматизированных систем управления технологическими процессами

Под технической системой (объектом), предназначенной для управления технологическими процессами, понимается упорядоченная совокупность отдельных элементов, связанных между собой функционально и взаимодействующих таким образом, чтобы обеспечить выполнение некоторых заданных функций (достижение цели) при различных состояниях работоспособности.

Упорядоченность означает, что относительно окружающей среды система выступает и соответственно воспринимается как нечто функционально единое.

Признаком системы является структурированность, взаимосвязанность составляющих ее частей, подчиненность организации всей системы определенной цели. Обязательным компонентом любой системы являются составляющие элементы (подсистемы), и само понятие элемента условно, так как любой элемент, в свою очередь, можно рассматривать как совокупность других элементов.

Поскольку все подсистемы и элементы, из которых состоит система, определенным образом взаиморасположены и взаимосвязаны, образуя данную систему, можно говорить о структуре системы. Структура системы – это то, что остается неизменным в системе при реализации различных форм поведения, совершении системой операций и т.п. Любая система имеет иерархическую структуру, т.е. может быть представлена в виде совокупности подсистем разного уровня, расположенных в порядке постепенности. При анализе тех или иных конкретных систем достаточным оказывается выделение некоторого определенного числа ступеней иерархии. Системы функционируют в пространстве и времени. Процесс функционирования систем представляет собой изменение состояния системы, переход ее из одного состояния в другое.

Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУ ТП) – совокупность аппаратно-программных средств, осуществляющих контроль и управление производственными и технологическими процессами, поддерживающих обратную связь и активно воздействующих на ход процесса при отклонении его от заданных параметров, обеспечивающих регулирование и оптимизацию управляемого процесса.

Одними из главных преимуществ АСУ ТП является снижение, вплоть до полного исключения, влияния так называемого человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение персонала, минимизация расходов сырья, повышение качества исходного продукта, и в конечном итоге – существенное повышение эффективности производства. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование сигналов тревог, построение графиков и отчетов.

В настоящее время наметилась тенденция к интеграции систем категорий АСУ ТП и АСУ П («автоматизированная система управления производством»). Интеграция АСУ П с системами реального времени АСУ ТП обеспечивает оперативность и достоверность информации, на основе которой принимаются управленческие решения на всех уровнях управленческой вертикали.

Все современные АСУ ТП являются аппаратно - технической реализацией СРВ, поскольку важнейшим признаком АСУ ТП является осуществление управления в темпе протекания технологического процесса, то есть в реальном масштабе времени. АСУ ТП как компонент общей системы управления предприятием предназначена для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико - экономической информацией и представляет низовой уровень АСУ П. Любую АСУ ТП можно в конечном итоге разделить на 3 основных уровня иерархии (рис. 1.2).

Почти все технологические параметры, присутствующие в реальном технологическом объекте, имеют аналоговый или дискретный вид. Существует много датчиков, которые могут преобразовывать измеряемые величины только в аналоговый вид (напряжение, сопротивление, давление), а также много исполнительных механизмов, имеющих только аналоговые входные сигналы. Для того чтобы связать между собой параметры, представленные в аналоговом и цифровом видах, в современной АСУ ТП используют устройства связи с объектом (УСО), которые образуют самый нижний уровень, решающий классические задачи управления технологическими процессами и включающий датчики и исполнительные механизмы, установленные непосредственно на технологических объектах. Их деятельность заключается в получении параметров процесса, преобразовании их в соответствующий вид для передачи на более высокую ступень (функции датчиков), а также в приеме управляющих сигналов и в выполнении соответствующих действий (функции исполнительных механизмов).

Уровень 3: IBM PC совместимые промышленные и настольные компьютеры

АРМ оператора

Модули ввода – вывода

“Слепой” узел

АРМ технолога

АРМ оператора

АСУТП

Сервер

Уровень 2: IBM PC совместимые контроллеры

Модули ввода – вывода

Уровень 1: Контроллеры

Уровень 0: Датчики и исполнительные механизмы

Рис. 1.2. Уровни иерархии автоматической системы управления технологическим процессом

Средний уровень – уровень производственного участка. 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.

Верхний уровень в системе автоматизации занимает уровень управления и контроля за производством. Этот процесс включает в себя сбор поступающих с производственных участков данных, их накопление, обработку и выдачу руководящих директив нижним ступеням. Атрибутом этого уровня является центр управления производством, который состоит 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 и выдает информацию о процессе, чтобы при необходимости вмешиваться в ход управления.

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 наблюдать за технологическими 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.

Дата добавления: 2014-12-16