5
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение ....................................................................................................................... 6
Глава 1. Теоретические аспекты автоматизированных систем управления
производственно-технологическими процессами ................................................... 8
1.1. Основные понятия и структура автоматизированных систем управления
производственно-технологическими процессами ................................................ 8
1.2. Виды автоматизированных систем управления производственно-
технологическими процессами ............................................................................. 16
1.3. Обзор методов оценки качества производственно-технологических
процессов ................................................................................................................ 23
Глава 2. Анализ автоматизированной системы управления производственно-
технологическими процессами ООО «Транснефть-Восток» ГНПС «Куюмба» 32
2.1. Организационно-экономическая характеристика деятельности
предприятия ............................................................................................................ 32
2.2. Анализ работы автоматизированной системы управления
производственно-технологическими процессами .............................................. 40
2.3. Оценка качества производственно-технологических процессов
предприятия ............................................................................................................ 46
Глава 3. Направления улучшения работы автоматизированной системы
управления производственно-технологическими процессами ООО
«Транснефть-Восток» ГНПС «Куюмба» ................................................................ 54
3.1. Формирование мероприятий по улучшению работы автоматизированной
системы управления производственно-технологическими процессами .......... 54
3.2. Экономическая оценка эффективности предложенных рекомендаций .... 60
Заключение ................................................................................................................ 68
Список использованной литературы ....................................................................... 73
Приложения ............................................................................................................... 77
6
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность выбранной темы исследования заключается в том, что в
условиях развития научно-технического прогресса на производственных
предприятиях растет потребность в использовании автоматизированных систем
управления технологическими процессами, которые позволяют повысить
качество выпускаемой продукции, сократить производственные потери и
упростить работу обслуживающего персонала.
Эффективность производственных процессов во многом зависит от
выбора типа автоматизированной системы управления технологическими
процессами, поскольку она позволяет повысить скорость принятия
управленческих решений, улучшить качество технологических процессов.
Осуществление любого технологического процесса находится под
контролем не только обслуживающего персонала, но входящих в состав
автоматизированной системы управления технологическими процессами
устройств и оборудования.
Следовательно, выявление особенностей работы автоматизированной
системы управления производственно-технологическими процессами
обосновывает выбор темы выпускной квалификационной работы.
Предметом исследования является автоматизированная система
управления производственно-технологическими процессами. Объектом
исследования является общество с ограниченной ответственностью
«Транснефть-Восток» ГНПС «Куюмба»».
Целью работы является разработка направлений улучшения работы
автоматизированной системы управления производственно-технологическими
процессами ООО «Транснефть-Восток» ГНПС «Куюмба».
Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие
задачи:
- рассмотреть основные понятия и структуру автоматизированных
систем управления производственно-технологическими процессами;
7
- определить виды автоматизированных систем управления
производственно-технологическими процессами;
- выполнить обзор методов оценки качества производственно-
технологических процессов;
- проанализировать организационно-экономическую характеристику
предприятия;
- проанализировать работу автоматизированной системы управления
производственно-технологическими процессами;
- оценить качество производственно-технологических процессов
предприятия;
- сформировать направления по улучшению работы автоматизированной
системы управления производственно-технологическими процессами;
- выполнить экономическую оценку эффективности предложенных
мероприятий.
Вопросы внедрения автоматизированных систем управления
производственными процессами постоянно обсуждаются многими
отечественными и зарубежными специалистами, среди которых следует
выделить работы Алексеева М. Б., Андрюкова А. А., Балашова А. П.,
Басовского Л. Е., Виханского О. С., Гапоновой О. С., Гаибовой Т. В. и других.
Методология исследования основана на методах логического
наблюдения и сбора фактов, анализа и сравнения, обобщения, аналогии,
постановки, методы решения проблем, систематизации и классификации.
Практической значимостью работы является то, что внедрение
автоматизированной системы диспетчерского управления, разработка
регламента и концепции позволят повысить эффективность производственной
системы ООО «Транснефть-Восток» ГНПС «Куюмба».
Выпускная квалификационная работа включает введение, три главы,
заключение, список использованной литературы и приложения.
8
ГЛАВА 1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ
ПРОЦЕССАМИ
1.1. Основные понятия и структура автоматизированных систем
управления производственно-технологическими процессами
Автоматизированная система управления технологическими процессами
(АСУТП) является человеко-машинной системой, выполняющей функции
автоматизированного сбора, обработки данных и управления технологическими
объектами на основании сформированных критериев. В качестве критериев
управления в АСУТП выступают экономические и производственные
показатели, представленные себестоимостью, прибылью,
производительностью, фондоотдачей, параметрами готовой продукции или
технологического процесса
1
.
Совокупность локальных АСУТП и технических объектов управления
получила название автоматизированного технологического комплекса (АТК). В
состав автоматизированного технологического комплекса входят различные
первичные преобразователи, представленные датчиками температуры, расхода,
давления, качества, контроля работы производственного оборудования. Они
обрабатывают информацию о текущем состоянии объекта в режиме реального
времени.
К достоинствам применения в производственном процессе АСУТП
относятся
2
:
- снижение участия в производственных процессах человеческого труда;
- увеличение объемов выпуска продукции с высоким качеством и в
конечном итоге рост эффективности производственных процессов.
1
Молдабаева М.Н. Автоматизация технологических процессов и производств: учеб. пособие/
М.Н. Молдабаева. – Москва, Вологда: Инфра-Инженерия, 2019. – С.82.
2
Иванова И.А. Менеджмент: учеб. пособие / И.А. Иванова. – М.:ИЦ РИОР, ИНФРА-М Изд.
Дом,2016. – С.74.
9
К основным функциям автоматизированных систем управления
технологическими процессами относятся управление, контроль, обмен
данными, обработка, накопление и хранение данных, формирование сигналов
тревог и подготовка отчетности.
Автоматизированные системы управления позволяют управлять
технологическими объектами различной сложности и функциональности. При
этом наибольшие задачи возложены на контроллер, который управляет пуском
и остановкой технологического оборудования, поддерживает технологические
процессы в стабильном режиме, оптимизирует количественные и качественные
показатели отдельных технологических объектов
3
.
Автоматизированные системы управления технологическими
процессами являются составляющей автоматизированной системы управления
предприятием (АСУП) и от них зависит качество производственных процессов
и в целом работа производственной системы предприятия.
С функциональной точки зрения АСУТП можно представить в виде
программно-технического комплекса, функцией которого является упрощение
процессов ввода, обработки и отображения данных, отражающих текущее
состояние технологических процессов, а также выработка управляющего
воздействия для контроля.
Основной задачей АСУТП является поддержка стабильного режима
работы технического объекта управления, в том числе ликвидация
возникающих отклонений в текущем технологическом процессе. Для этого
выполняется регулирование технологического процесса, измерение различных
параметров, их оптимизация и контроль.
Обслуживающий персонал рассматривает АСУТП как средство,
упрощающее выполнение основных функций, связанных с управлением и
контролем технологического процесса по заданному регламенту.
К основным обязанностям обслуживающего персонала относятся:
3
Потапенко А.Н. Автоматизация и управление процессами теплоснабжения зданий: учеб.
пособие/ А.Н. Потапенко, А.С. Солдатенков, А.В. Белоусов. – Белгород: Белгородский
государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, ЭБС АСВ, 2016. – С.105.
10
- мониторинг изменения параметров технологических процессов;
- своевременное выявление отклонений и их устранение;
- ручная настройка параметров регулятора в случае выхода его из строя.
Организация управления в АСУТП создает необходимость получения
информации о состоянии текущих технологических процессов и определение
оптимального режима работы объекта по управляющим воздействиям.
Сложность управления технологическими процессами определяется
масштабами работы предприятия, выбранными методами и формами обработки
информации и получения результатов.
К основным задачам АСУТП относятся
4
:
- сбор и обработка данных с датчиков, контроллеров и исполнительных
механизмов;
- визуализация технологического процесса с помощью
специализированного программного обеспечения;
- накопление базы данных для формирования отчетной документации и
представления ее в табличном и графическом виде.
Для управления АСУТП в настоящее время применяют SCADA-
системы. С помощью SCADA-системы разрабатывается схема управления
контроллерами, исполнительными механизмами и датчиками.
На нижнем уровне разрабатываемой схемы отображаются
исполнительные механизмы и датчики, которые могут быть представлены в
аналоговом или цифровом виде. Аналоговые приборы позволяют представить
величину в виде определенного параметра (силы тока или напряжения).
Цифровые элементы на схеме SCADA-системы представлены в виде
логических схем. Для отображения процесса обмена информацией в состав
схемы управления включают цифро-аналоговые и аналого-цифровые
преобразователи.
4
Сырецкий Г.А. Автоматизация технологических процессов и производств: практикум/
Сырецкий Г.А. – Новосибирск: Новосибирский государственный технический университет,
2018. – С.25.
11
На втором уровне SCADA-системы отображают контроллеры,
выполняющие задачи автоматического управления технологическими
процессами. Основной целью управления является формирование сигналов для
работы исполнительных механизмов, а также обработка данных полученных с
датчиков управления.
К функциям серверов технологических данных относится обмен
информацией с персональным компьютером и технологическими
устройствами. Они поддерживают протоколы обмена данными с
промышленной сетью и технологическими устройствами. Параметры
технологического процесса применяются обслуживающим персоналом для
контроля текущего состояния работы АСУТП.
Следует отметить, что SCADA-система является одной из важных
составляющих рабочего места обслуживающего персонала. К основным
функциям SCADA-систем относятся
5
:
- сбор, обработка данных о текущих параметрах технологического
процесса и работы подключенных к промышленному контроллеру цифровых
устройств;
- отображение текущих параметров технологического процесса в виде
мнемосхем за определенный интервал времени;
- своевременное выявление аварийных ситуаций с выводом на экран
автоматизированного рабочего места обслуживающего персонала
технологических сообщений;
- ведение истории и архива параметров технологических процессов;
- оперативное управление параметрами технологического процесса.
На верхнем уровне АСУТП размещаются локальные промышленные и
информационные сети, связывающие автоматизированное рабочее место
обслуживающего персонала с системой контроля технологических процессов.
5
Схиртладзе А.Г. Автоматизация технологических процессов и производств: учебник/ А.Г.
Схиртладзе, А.В. Федотов, В.Г. Хомченко. – Саратов: Вузовское образование, 2015. – С.201.
12
В настоящее время в промышленных сетях используют сетевое
оборудование, основанное на технологиях Gigabit Ethernet или сегменты сети,
входящие в состав корпоративной вычислительной сети всего предприятия. С
помощью сети связываются диспетчерские, автоматизированные рабочие места
обслуживающего персонала, средства управления технологическими
процессами и другие информационные системы.
SCADA-система включает в состав специализированное программное
обеспечение, которое поддерживает работу с современными операционными
системами. Открытость SCADA-программы выражается в поддержке новых
стандартов, позволяющих организовать обмен данными между системой
управления и локальной вычислительной сетью.
Система управления технологическими процессами является
многофункциональной системой и выполняет внутренние и внешние функции.
Внешние функции проявляются в назначении системы, а внутренние –
позволяют обеспечить выполнение внешних функций
6
.
Внешние функции АСУТП разделяют на управляющие и
информационные. В состав информационных функций входят функции
предоставления обслуживающему персоналу или другим специалистам данных
о текущем состоянии технологического процесса.
Процессы сбора и обработки информации в автоматизированной
системе управления выполняет информационная подсистема, которая включает
в состав специальное оборудование, позволяющее прогнозировать параметры
технологических процессов, производить фильтрацию измерений. Также к
функциям информационной подсистемы относится вычисление параметров по
определенным алгоритмам и контроль текущего состояния параметров
процесса.
6
Латышенко К.П. Автоматизация измерений, испытаний и контроля: учеб. пособие/ К.П.
Латышенко. – Саратов: Вузовское образование, 2019. – С.142.
13
Второй составляющей АСУТП является управляющая подсистема, к
задачам которой относится выработка управляющих воздействий. К основным
функциям управляющей подсистемы относятся:
- регулирование технологических процессов на основании оптимальных
управляющих воздействий, позволяющих улучшить параметры
технологического процесса;
- программное управление нагрузками оборудования, выполняющего
формирование управляющих воздействий.
Вспомогательная система АСУТП реализует функции по заданию
алгоритмов для диагностики текущего состояния средств автоматизации и
подключенных к ним информационных систем
7
.
Для выполнения перечисленных функций подсистемами в АСУТП
предусмотрено технологическое, математическое, программное,
информационное, организационное, метрологическое обеспечение и работа
обслуживающего персонала
8
.
Техническое обеспечение представлено в виде комплекса технических
средств, позволяющих:
- формировать текущие данные о состоянии технологического объекта
управления;
- осуществлять обработку и передачу данных с формированием
управляющих воздействий;
- предоставлять данные о технологическом процессе обслуживающему
персоналу;
- формировать сигналы управления исполнительными механизмами для
влияния на ход технологического процесса;
- производить передачу информации на высшие уровни
автоматизированной системы управления.
7
Звонникова В.И. Менеджмент: учеб. пособие / В.И. Звонникова. -М:НИЦ ИНФРА-М, 2020 –
С.77.
8
Малюк В. И. Производственный менеджмент: учебник / В. И. Малюк. – Москва:
Издательство Юрайт, 2019. – С.43.
14
Состав и структура комплекса технических средств зависят от функций
и режимов работы АСУТП, а также особенностей технологического объекта.
Основой комплекса технических средств выступает микропроцессорная
техника, включающая контроллеры, преобразователи, усилители, генераторы и
другое оборудование.
Программное обеспечение представлено в виде совокупности программ
общего и специализированного назначения и документации, отражающей
функции работы комплекса технических средств.
Общее программное обеспечение включает операционные системы и
служебные программы, функциями которых являются поддержка работы
инструментального, прикладного и специализированного программного
обеспечения, выполняющего генерацию различных алгоритмов.
Общее программное обеспечение входит в состав комплекта
технических средств и применяется для конфигурирования работы АСУТП, ее
отладки и диагностики
9
.
К основным функциям специализированного программного обеспечения
относятся реализация управляющих и информационных функций локальной
автоматизированной системы управления. Наиболее сложные задачи решаются
с помощью инструментального программного обеспечения, позволяющего
выполнять подготовку программ управления технологическими процессами.
Математическое программное обеспечение представлено в виде
математических моделей, алгоритмов обработки данных, методов для
формирования команд управления технологическими процессами
10
.
Математическое и программное обеспечение непосредственно связано с
реализацией функций управления, формирования оптимальных воздействий
для изменения параметров технологического процесса.
9
Андрюков А.А. Средства автоматизации и управления: учеб. пособие/ А. А. Андрюков. –
М.: Московский технический университет связи и информатики, 2016. – С.11.
10
Переверзева М.П. Менеджмент: учеб. пособие / М.П. Переверзева –М.: ИНФРА-М, 2018 –
С.230.