12
Автоматический режим реализации управляющего воздействия и
функций подразумевает реализацию автоматической выработки
управляющих действий. В данном случае выделяют [18, c. 46]:
• режим с косвенным управлением, в условиях которого ресурсы
оборудования автоматики меняют установки либо параметры, в точ числе
настойка локальных систем автоматического управления или регулирования
(САУ, САР);
• режим с прямым непосредственным цифровым или аналого-
цифровым управлением, где управляющие действия реализуются
вычислительным устройством относительно исполнительных механизмов.
Автоматизированные режимы реализации информационных функций в
условиях АСУТП предполагают то, что в процессах получения и обработки
данных люди будут участвовать.
В условиях автоматического режима система может функционировать
без участия человека.
1.3 Использование автоматизированных систем управления
технологическими процессами на предприятиях
К числу основных требований к АСУТП можно отнести необходимость
[7, c. 68]:
• реализовывать управление ТОУ в рамках реализации
технологических процессов, выработки и исполнения решений относительно
управления с использование средств вычислительных техники и привлечение
людей-операторов;
• реализовывать управление ТУО согласно принятым критериям
эффективности работы АТК;
13
• реализовывать все заявленные функции согласно заданных
характеристик с надлежащим уровнем качества;
• обеспечивать достаточный уровень надежности,
соответствующий требованиям, предъявляемым к системе;
• предоставлять возможность связного функционирования системы
смежных иерархических уровней;
• соответствовать требованиям эргономики, в том числе формам
отображения данных у оператора, формам размещения технических средств
и пр.;
• соответствовать требуемым метрологическим параметрам
измерительных каналов и систем;
• предоставлять возможности по модернизации и развитию в
рамках, которые предусмотрены техническими заданиями (ТЗ) на создание
либо модернизацию АСУТП;
• соответствовать заданному среднему сроку службы с
корректировкой на время проведения восстановительных работ, которые
обозначены в технической документации на основные составные
компоненты системы.
Функциональные возможности каждой системы управления (СУ)
выражаются в особенностях объекта, для которого разрабатывается эта
система. Для АСУ ТП объектом становится технологический объект
управления (ТОУ) [10, c. 92].
В рамках материально-технической и организационной структур
производства, а также характера протекания ТП, всю совокупность ТОУ
делят на три составные группы: дискретные, непрерывные, непрерывно-
дискретные.
В позиции управления по виду уравнений связи между выходными и
входными переменными ТОУ разделяют на многомерные и одномерные,
14
нелинейные и линейные, с голономными и неголономными связями, со
сосредоточенными параметрами, на нестационарные и стационарные.
Самыми простыми ТОУ становятся одномерные, стационарные,
сосредоточенные, линейные системы с голономными связями, а вот
посложнее уже будут системы вида: многомерные, нестационарные,
нелинейные, с распределенными параметрами и с неголономными связями.
Анализ отличительных черт ТОУ, как объектов автоматизации,
помогает составить положения, отражающие состав функциональных задач,
которые решает АСУ ТП [30, c. 86]:
1. Главные задачи управления ТОУ всегда составляются как
оптимизационные;
2. В задачах контроля и управления есть некая иерархичность.
Указанное, в итоге, выражает состав самых важных и часто
встречающихся задач, которые нужно решать в соответствующих
функциональных подсистемах АСУТП.
В АСУ ТП объектами управления становятся техпроцессы,
представляющие совокупность средств и способов реализации конкретных
операций по производству промышленной продукции. В таких системах
проводят контроль технологических параметров, отвечающих за режим и
качество обработки, состояние механизмов и др. Задачей управления
становится улучшение этих параметров. АСУ ТП определяется
возможностью полноценного исключения самого человека из контура
управления.
Положительной особенностью АСУ ТП становится минимизация
влияния человеческого фактора на управляемый процесс, уменьшение
численности штата работников, экономичное расходование сырья и
материалов, а также увеличение качества производимой продукции, что в
итоге сильно влияет на эффективность процесса производства в целом.
15
Главные функции АСУ ТП:
• Управление и контроль;
• Обмен информацией;
• Анализ, аккумулирование и хранение данных;
• Составление сигналов тревог, формирование графиков и отчетов.
АИС необходима для упрощения человеческого труда, расширения его
функциональных возможностей или полной замены, если это возможно.
Поэтому архитектура систем автоматизации очень похожа на строение
человека: роль органов чувств лежит на датчиках, роль рук, ног и органов
речи на исполнительных устройствах, а мозг заменяет компьютер или
контроллер. Благодаря такой аналогии сама архитектура АИС вполне
понятна для любого человека на интуитивном уровне. Но в процессе
создания конкретной системы возникает множество трудных практических
вопросов, основанных на стандартизации, безопасности, коммерческой
эффективности, точности, технологичности, стабильности, совместимости,
техподдержки, и т. п., которые и описаны в последующих главах книги.
Есть большое разнообразие датчиков (влажности, давления,
температуры, потока, скорости, ускорения, вибрации, веса, натяжения,
частоты, момента, яркости, шумности, объема, уровня теплоты, силы тока и
др.), которые переводят конкретную физическую величину в электрический
сигнал. Если выходной сигнал не согласован с параметрами входа аналого-
цифрового преобразователя (АЦП) или не отвечает стандарту (к примеру,
входной величиной АЦП становится напряжение в диапазоне 0...10 В, а
используемый датчик (термопара) идет с напряжением в градации от 0 до 100
мВ), то применяют измерительный преобразователь, обеспечивающий
нормализацию сигнала датчика (приведение к стандартному диапазону
изменения, поддержание линейности, минимизацию погрешности, усиление
16
и т. п.). Измерительные преобразователи часто встраивают в модули
аналогового ввода.
Измерительные преобразователи имеют встроенный АЦП или ЦАП
(цифро-аналоговый преобразователь), а также микропроцессор для
поддержания линейности показателя датчика и минимизации погрешностей
аналоговой части системы. Сейчас получили распространение цифровые
датчики, состоящие из первичного преобразователя физической величины в
электрический сигнал, измерительного преобразователя и АЦП.
Компьютер зачастую становится «мозгом» АИС. Он получает сигналы
датчиков, реализует записанную в него программу и предоставляет
информацию в устройство вывода. Взаимосвязь между устройствами ввода-
вывода и ПК реализуется через последовательные интерфейсы.
В АИС зачастую вместо компьютера или одновременно с ним
применяется программируемый логический контроллер (ПЛК). Главными
отличиями ПЛК от компьютера становится специальная конструктивная
реализация (для установки в стойку, панель, на стены, в технологическое
оборудование), отсутствие механического HDD, дисплея и клавиатуры.
Контроллеры выполнены в небольшом форм-факторе, имеют расширенный
температурный диапазон работы, улучшенную защищенность от вибраций и
электромагнитного излучения, минимальное энергопотребление, имеют
защиту от пыли и воды, имеют встроенный сторожевой таймер и платы
аналогового и дискретного ввода-вывода, поддерживают большое
количество коммуникационных портов. В контролерах, в отличие от
обычных ПК, обычно применяется ОС реального времени (к примеру,
Windows CE, QNX).
Архитектура АИС является самым абстрактным ее представлением,
которое состоит из идеализированной модели компонентов системы, а также
модели взаимосвязи между компонентами. Элементы архитектуры состоят во
17
взаимосвязи, реализуя тем самым единую АИС и поддерживая решение
поставленной задачи автоматизации на уровне архитектуры. Продуманная
архитектура допускает множество технических реализаций методов подбора
различных компонентов архитектуры и правил взаимодействия между ними.
Элементами архитектуры становится модели датчиков, устройств
ввода-вывода, измерительных приборов, ПЛК, компьютеров, протоколов,
интерфейсов, драйверов, промышленных сетей, исполнительных устройств,
каналов передачи данных.
Архитектуру прорабатывает архитектор. Главным требованием к
архитектору становится знание предметной области (нюансов работы
объекта автоматизации) и осведомленность в технических характеристиках
программных и аппаратных средств, применяемых для создания системы.
Когда часть компонентов системы автоматизации выходит за рамки
ЛВС и переходит на уровень глобальной сети WAN, суммарная стоимость
связи увеличивается из-за высоких тарифов на удаленную телефонную связь.
В подобных условиях самым экономически выгодным становится
использование интернета [Wang - Branch]. Стоимость его значительно ниже
благодаря коммутации пакетов, а не каналов, что дает возможность реально
улучшить эффективность использования всей пропускной нагрузки сети
связи.
Вторым значимым преимуществом использования Интернет-
технологий в АСУ ТП становится возможность применения на ПК
диспетчера любого веб-браузера (например, GoogleChrome), независимо от
его разработчика, типа поддерживаемой платформы или ОС. Например,
компьютер диспетчера может функционировать под Windows, QNX, Linux,
Windows CE, Unix, и др.
Наблюдение и контроль через интернет привлекательны еще тем, что
могут быть реализованы из любой точки земли при помощи ПК или
18
смартфона. Такая возможность очень важна руководства компании, которое
часто уезжает в командировки, а также для корпораций, которые открывают
филиалы в разных городах или странах.
Остальными преимуществами АИС, использующих интернет,
становятся:
• Минимизация затрат на работы АСУ ТП благодаря удаленному
управлению (нет необходимости присутствия человека на труднодоступном
объекте);
• Минимизация стоимости обслуживания из-за возможности
удаленной диагностики, отладки и обновлению ПОчерез интернет – не
тратятся средства на командировки;
• Доступность контроля состояния технологического или
производственного процесса, а также управления им через собственный
смартфон;
• Доступность автоматического вызова аварийной службы при
срабатывании датчика газа, задымления, пламени, затопления и пр.;
• Большой выбор готовых (представленных на рынке) технических
решений, программных и аппаратных продуктов для взаимодействия с сетью
Интернет.
Этот же подход применяется и в интранете (интранет - это ЛВС,
содержащая веб-сервер и работающая по тем же протоколам, что и
интернет).
Примером задачи управления, в которой не нужно гарантированное
время доставки сообщений, становится дистанционное управление
системами вентиляции, кондиционирования и отопления зданий. В системе
инсталлируются датчики температуры наружного воздуха, температуры в
комнатах, датчики тока головных устройств, датчики света, датчики
влажности, а также головные устройства для подачи электроэнергии в
19
здание, для активации вентиляторов, обогревателей, систем
кондиционирования, осушителей, увлажнителей, приточной вентиляции и
вентиляции внутри помещения.
Наиболее защищенным использованием интернета становятся системы
мониторинга, к примеру, размещение на веб-страничке данных о параметрах
технологического процесса, всей работе оператора, а также итоговых отчетов
и графиков. Такая система может работать полностью автономно, поскольку
все указанные данные берутся из БД АСУ ТП без какого-либо воздействия на
проходящий технологический процесс. Возможность взаимодействия с БД
поддерживается всеми нынешними веб-серверами.
Таким образом, без применения автоматизации технологических
процессов, или по-другому без внедрения системы АСУ ТП, не обходится ни
одна отрасль производства. Проектирование и разработка АСУ ТП ведется
наряду с внедрением SCADA систем в производство. Наибольшее
распространение получило внедрение и проектирование АСУ ТП в нефтяной
и газовой промышленности, но в последнее время АСУ ТП затрагивает такие
сферы как ЖКХ, энергетика, металлургия.
Выводы по первой главе
В первой главе выпускной квалификационной работы рассмотрены
теоретические положения использования автоматизированных систем
управления технологическими процессами, в том числе дано их определение,
рассмотрена классификация АСУ ТП, предъявляемые к ним требования.
Кроме того, оценены функциональные возможности АСУ ТП, их
архитектура, подходы к проектированию и разработке.
Таким образом, без применения автоматизации технологических
процессов, или по-другому без внедрения системы АСУ ТП, не обходится ни
одна отрасль производства. Проектирование и разработка АСУ ТП ведется
20
наряду с внедрением SCADA систем в производство. Наибольшее
распространение получило внедрение и проектирование АСУ ТП в нефтяной
и газовой промышленности, но в последнее время АСУ ТП затрагивает такие
сферы как ЖКХ, энергетика, металлургия.
21
2 ГЛАВА 2. ОБОСНОВАНИЕ НЕОБХОДИМОСТИ
РАЗРАБОТКИ СИСТЕМЫ ДОКУМЕНТООБОРОТА И
ВЫБОР СРЕДСТВ ЕЕ РАЗРАБОТКИ
2.1 Системы электронного документооборота – понятие,
основные функции
В процессе установки системы менеджмента качества, базирующейся
на процессном управлении, логично реализовать ее поддержку при помощи
СЭД, которые, часто уже применяются на предприятии или которые
становится нужным внедрить для этого.
Когда компания имеет четкое и определенное положение на рынке (а
случается это обычно через 8-10 лет после ее создания), уровень ее развития
часто выражен конкретными технологиями, в том числе и методиками
управления. В российских реалиях сегодня именно уровень методик
управления отражает уровень компании на рынке, а менеджмент качества как
составная часть технологий имеет хорошую возможность заполучить
адекватные преимущества. Также управление качеством, реализуемое
благодаря использованию системы менеджмента качества и ее сертификации
исходя из требований ISO 9001, становится важным для множества
российских компаний из-за того, что для участия в государственных
тендерах фирма обязана иметь сертификацию по ISO 9001. Также отметим,
что лишь реализованная и работающая система менеджмента качества имеет
успех, а лишь ее сертификация без внедрения становится статьей расходов.
Документооборот — переход документов в компании в рамках их
создания или получения до итогового завершения и исполнения (ГОСТ Р
51141-98); совокупность дел с документами: прием, отслеживание, рассылка,
проверка выполнения, подготовка дел, хранение и вторичное применение
документации, справочная работа.