Часть 3. Современные системы управления производством

Современные информационные технологии и технологии управления ставят в качестве основных две задачи:

1) повышение эффективности производства за счет улучшения процесса сбора, обработки информации и ее использования для целей управления;

2) обеспечение простоты решения предыдущей задачи, т.е. реализация дружественного человеко-машинного интерфейса (MMI).

 

Структура современной АСУТП

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами, имеющая 2 или 3 уровня и выполняющая следующие функции:

- сбор информации;

- поддержание технологических параметров на заданных значениях;

- контроль за технологическими параметрами, для которых не выполняются функции регулирования;

- сигнализация;

- блокировка управлений, являющихся результатом ошибочных действий технологического персонала;

- противоаварийная защита (ПАЗ) при возникновении аварийных ситуаций.

Упрощенно структуру АСУТП можно представить в следующем виде (см. рисунок 3.1).

 

 

 

Рисунок 3.1 - Структура информационных потоков АСУ ТП

 

Первый (нижний) уровень АСУТП является уровнем датчиков, исполнительных механизмов и контроллеров, которые устанавливаются непосредственно на технологических объектах. Их деятельность заключается в получении параметров процесса, преобразовании их в соответствующий вид для дальнейшей передачи на более высокую ступень (функции датчиков), а также в приеме управляющих сигналов и в выполнении соответствующих действий (функции исполнительных механизмов).

Задачами уровня являются:

- сбор информации об измеряемых технологических параметрах процесса;

- выработка управляющих воздействий на технологический процесс с целью поддержания технологических параметров на заданных значениях или изменения их по определенным законам;

- сигнализация о выходе их за заданные пределы;

- блокировка ошибочных действий персонала и управляющих устройств;

- противоаварийная защита (ПАЗ) процесса по факту аварийных событий.

Подсистемы этого уровня поддерживают параметры технологического процесса на заданных значениях и могут быть реализованы с использованием «традиционных» методов регулирования динамическими объектами.

Второй (средний) уровень - уровень производственного участка (цеха). 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;

- вычисление неизмеряемых параметров, в частности, показателей качества (ПК) продуктов, технико-экономических показателей;

- сведение материальных балансов;

- архивирование информации;

- генерация отчетов;

- диагностика и защита от сбоев в элементах подсистем нижнего уровня;

- определение настроек управляющих устройств (УУ) и уставок локальных регуляторов подсистем I уровня;

- изменение структуры локальных подсистем (переконфигурирование, включение/выключение, переход в ручное управление и т.д.).

На данном уровне производится оптимизация технологических процессов по технологическим показателям.

Третий (верхний) уровень в системе автоматизации занимает т.н. уровень управления и относится к системе управления предприятием (АСУП). На этом уровне осуществляется контроль за производством продукции и оптимизация по технико-экономическим и экономическим показателям. Этот процесс включает в себя сбор поступающих с производственных участков данных, их накопление, обработку и выдачу руководящих директив нижним ступеням. Задачи управления данного уровня:

- оптимизация экономических показателей производства;

- управление по экономическим и технико-экономическим показателям;

- сведение материальных балансов;

- архивирование информации;

- составление производственных планов и т.д.

Следует отметить, что некоторые задачи второго и третьего уровней перекрываются и в ряде случаев эти два уровня объединяются в один.

 

Рисунок 3.2 – Развернутая структура современной АСУТП

 

Атрибутом этого уровня является центр управления производством, который может состоять 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. Она выдает информацию о процессе и позволяет в случае необходимости вмешательство в ход автоматического управления. Обеспечивает диалог между системой и операторами.

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 технологическим 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 (Supervisory Control And Data Acquisition - системы управления и доступа к данным).

Структура современной АСУТП в развернутом виде представлена в виде (см. рисунок 3.2).