17
Информационные функции АСУТП - это сбор, обработка и
представление информации о статусе для эксплуатационного персонала или
передача этой информации для дальнейшей обработки. Информационные
функции АСУТП включают [24]:
возможность централизованно управлять и измерять
различные технологические параметры;
возможность в режиме реального времени рассчитывать
параметры технологических процессов;
возможность формировать и предоставлять данные
оперативному персоналу;
возможность проводить косвенное измерение
технологических процессов;
проводить и давать обобщенную оценку и проверку
статуса оборудования.
Отличительной особенностью автоматизированной системы управления
технологическими процессами следует считать их ориентацию на конечного
пользователя, в качестве которого рассматривают - объект управления
технологического производства, эксплуатационный персонал, смежные системы
управления технологического производства.
1.2. Виды и классификация
Выполнение перечисленных ранее функций АСУ реализуется
комплексом взаимодействующих обеспечений АСУ, к которому относят [13]
(Рисунок 4):
Техническое обеспечение АСУ,
Программное обеспечение АСУ,
Математическое обеспечение АСУ,
Информационное обеспечение АСУ,
Метрологическое обеспечение АСУ,
Организационное обеспечение АСУ,
18
Оперативный персонал АСУ.
Рисунок 4 - Виды обеспечений АСУ
Рассмотрим подробнее некоторые виды обеспечения АСУ.
1. Техническое обеспечение (ТО) АСУ - это совокупность технических
средств технологического процесса производства, которые позволяют:
формировать информацию о состоянии устройств
производства;
получать и передавать информацию между
устройствами;
вести обработку и формирование контрольных действий;
представлять информацию оперативному персоналу,
отвечающему за технологическую операцию производства;
проводить контроль исполнительных механизмов,
влияющих на технологический процесс;
19
передавать информации в смежные системы управления.
2. Программное обеспечение (ПО) АСУ - набор программ и
документации операционного программного обеспечения, необходимых для
реализации функций системы управления технологического производства [15].
Программное обеспечение (ПО) АСУ может использоваться в трех
основных режимах [25]:
в режиме разработки и отладки ПО (инструментальное);
В режиме решения прикладных программ (прикладное);
В режиме обеспечения работы аппаратуры (системное).
3. Математическое обеспечение (МО) АСУ представляет собой:
математические методы, которые в совокупности
позволяют описать технологический процесс,
модели и алгоритмы решения задач, которые в
совокупности позволяют описать технологический процесс,
методы обработки информации и формирования
управляющих команд для воздействия на технологические
процессы, которые в совокупности позволяют описать
технологический процесс.
Математическое обеспечение и программное обеспечение в
совокупности должны охватывать все функции управления. Они должны быть
спроектированы таким образом, чтобы исключить дублирование программ и
должны в итоге минимизировать необходимые вычислительные ресурсы.
4. Информационное обеспечение (ИО) АСУ – представляет собой
совокупность различных систем кодирования информации и всевозможные
классификации технологической информации. Информационное обеспечение
АСУТП включает в себя [35]:
список и характеристики сигналов о ТУ и системе
управления;
20
подробное описание информационных массивов, форм
документов и видеокадров, используемых в системе, в виде
формальных математических моделей;
систему классификации и кодирования технической и
экономической информации;
справочную информацию, используемую в системе и
необходимую для технологических процессов производства.
Информационное обеспечение АСУ должно обеспечивать полноту,
согласованность, отсутствие избыточности и дублирование информации,
необходимой для реализации управленческих функций.
5. Метрологическое обеспечение АСУ - представляет собой набор работ,
проектных решений, технических и программных инструментов, которые в
совокупности позволяют описать технологический процесс, направленных на
обеспечение определенной точности измерения [26].
6. Организационное обеспечение АСУ - это большой набор различных
описаний функций и режимов работы системы управления технологическими
процессами, а также ее технических и организационных структур.
Организационное обеспечение АСУ включает план мероприятий по подготовке
предприятия к внедрению автоматизированной системы управления
технологическими процессами. [36].
7. Оперативный персонал (ОП) АСУ - это люди, которые являются
операторами производственного процесса. Степень участия оператора в
управлении техническими процессом является решающим фактором, который
определяем уровень автоматизации производства. Оператор необходим для
принятия решений в чрезвычайных ситуациях.
В ГОСТе 34.003—90 выделяют следующие виды автоматизированных
систем:
АСУТП — АСУ технологических процессов;
21
АСОУ — автоматизированная система
организационного управления;
ОАСУ — отраслевые АСУ;
ИАСУ — интегрированные АСУ;
АСУО — АСУ объединения;
АСУП — АСУ предприятия;
ИСС — информационно-советующие системы;
ИПС — информационно-поисковые системы;
ИУС — информационно-управляющие системы.
Рассмотрим некоторые классификацию АСУ. Первое рассмотрим
классификацию по трем основным признакам (Рисунок 5):
1. По объекту управления
2. По иерархии управления
3. По уровню автоматизации
1. Классифицируя АСУ по объекту управления, следует отметить, что
объектом управления в АСУТП будут машины или системы машин, а в АСОУ
(АСУ на уровне цеха, предприятия и выше) — люди. В АСУТП информация
передается сигналами, а в АСОУ — с помощью документов.
2. Классифицируя АСУ по иерархии управления выделяют АСУ, которая
предназначена для управления предприятием.
3. Классифицируя АСУ по уровню автоматизации следует выделить:
ИПС предназначенные для записи и длительного
хранения информации. База данных является основой таких систем.
ИСС предназначенные для ЛПР и предназначены для
помощи в принятие управленческих решений. В ИСС широко
используют диалоговый режим.
22
Рисунок 5 – Классификация АСУ
Второе, АСУ можно классифицировать в зависимости от распределения
задач между человеком и оборудованием, согласно этому критерию выделяются
три принципа работы программно-технических комплексов (ПТК):
принцип косвенного управления. При косвенном
управлении ПТК не имеет прямого соединения с объектом
управления технологическим процессом производства. Информация
о текущем процессе вводится в комплекс обслуживающим
персоналом, т. е. вручную.
принцип управления с разомкнутым контуром. При
таком режиме работы оборудование напрямую подключается к
объекту управления, минуя обслуживающий персонал, так что вся
информация о потоке ТП вводится автоматически. [27]. Но решение
об использовании рекомендаций системы остается полностью в
компетенции оператора
принцип управления с обратной связью. При таком виде
подключение оборудование подключается непосредственно к
23
объекту управления на стороне ввода информации, а еще
подключается и на выходной стороне управляющих воздействий.
Третье, классифицировать АСУ можно также по способу реализации
информационных, и управляющих функций и по структуре [37]:
1. АСУ, которые работают без программно-технического комплекса, и
гарантируют управление отдельными агрегатами с помощью локальных систем
(дистанционное управление, автоматическое регулирование и другие функции).
2. АСУ, которые работают с ПТК, и гарантируют информационные
функции централизованного управления. Выбор и реализация управляющего
воздействия осуществляются оператором.
3. АСУ, которые работают с ПТК в режиме «советчика», исполняя
информационные функции. На основе входной информации, формируются
рекомендации по управлению и поиску оптимальных решений. Такие системы
чаще всего работают в интерактивном режиме. Данный режим позволяет
оперативному персоналу управление объектом в оптимальном режиме [19].
4. АСУ, которые работают в автоматическом режиме, при котором ПТК
реализует управляющие функции, в целях автоматического формирования и
осуществления управляющих воздействий на ТОУ[28]
В этом случае реализуется режим диспетчерского управления, когда
средства компьютерного комплекса управления автоматически изменяют
настройки и (или) настройки локальных систем автоматического управления
устройствами управления вблизи параметров оптимального потока процесса.
5. АСУ, работающая полностью в автоматическом режиме прямого
непосредственного цифрового управления (НЦУ), в котором ПТК реализует
управляющие функции. Целью таких АСУ является автоматическое развитие и
внедрение контрольных действий в ТОУ. В этом случае ПТС генерирует
эффекты непосредственно в исполнительных органах, а регуляторы (в тех
случаях, когда нет необходимости повышать надежность) полностью
исключаются из схемы управления[20].
24
В этом режиме все процедуры обработки информации выполняются
программно-аппаратной системой без вмешательства человека [38].
Четвертая классификация, по схемам управления в АСУ ТП выделяют
следующие АСУ, работающие в следующем режиме:
1. Управление в режиме сбора данных
Наиболее простой и исторически первой появилась схема управления
технологическим процессом в режиме сбора данных (Рисунок 6).
Рисунок 6 - Управление в режиме сбора данных
Главной целью сбора данных является изучение ТП в различных
условиях. Сбор данных не оказывает прямого воздействия на ТП. Но является
обязательной для подсхем управления.
25
2. Управление в режиме советчика оператора
АСУ, функционирующие с ПТК в режиме «советчика» (Рисунок 7), когда
ПТК выполняет информационные функции.
Рисунок 7 - Управление в режиме советчика оператора
Опираясь на входную информацию, разрабатываются рекомендации
(советы) по управлению, которые должны будут реализовываться оперативным
персоналом. Такая система может работать в интерактивном режиме. Данный
режим позволит оперативному персоналу корректировать настройку и условия
задачи, решаемые PTC при разработке рекомендаций по управлению объектом
[19].
3. Супервизорное управление
При таком режиме управления АСУ ТП работают в замкнутом контуре,
т.е. установки регуляторам задаются непосредственно системой (Рисунок 8).
26
АСУ, функционирующие в автоматическом режиме, при котором ПТК
реализует управляющие функции, в целях автоматического формирования и
осуществления управляющих воздействий на ТОУ[28]
Рисунок 8 - Супервизорное управление
В такой схеме управления реализуется режим диспетчерского
управления. Данный вид управления предполагает использования средств
компьютерного комплекса в управлении, автоматически изменяя настройки
локальных систем автоматического управления устройствами управления
вблизи параметров оптимального потока процесса.
4. Непосредственное цифровое управление (Рисунок 9)
АСУ, реализующая автоматический режим прямого непосредственного
цифрового управления (НЦУ), в котором ПТК реализует управляющие функции.
[20].