4
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………..5
ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУ ТП) ......................................... 8
1.1 Основные понятия и классификация АСУ ТП ................................................. 8
1.2 Назначение и характеристики современных АСУ ТП .................................. 26
1.3 Обобщенная техническая структура АСУ ТП ............................................... 33
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО
"ФИШТ" ................................................................................................................... 39
2.1 Обоснование необходимости создания АСУ ТП предприятия .................... 39
2.2 Разработка технического задания на создание АСУ ТП предприятия ........ 40
2.3 Проектирование АСУ ТП предприятия .......................................................... 46
ГЛАВА 3. ВНЕДРЕНИЕ АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО "ФИШТ" ......... 57
3.1 Основные этапы внедрения АСУ ТП на предприятии .................................. 57
3.2 Технико-экономическое обоснование внедрения АСУ ТП на предприятии62
3.3 Расчет экономического эффекта внедрения АСУ ТП на предприятии ....... 66
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................... 74
ПРИЛОЖЕНИЕ А ................................................................................................... 79
ПРИЛОЖЕНИЕ Б .................................................................................................... 80
ПРИЛОЖЕНИЕ В ................................................................................................... 81
ПРИЛОЖЕНИЕ Г .................................................................................................... 82
5
ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных направлений научно-технического прогресса, поз-
воляющим поднять качество и эффективность производства продукции и ис-
пользовать современные научные и технические достижения в производстве,
является автоматизация технологических процессов.
Широкое применение в наше время информационных технологий по-
вышает привлекательность современных автоматизированных систем управ-
ления, важными технико-экономическими показателями которых являются:
− надежность;
− качество процессов управления;
− безопасность эксплуатации;
− ремонтопригодность;
− возможность адаптации систем автоматизации и управления к из-
меняющимся свойствам объекта и окружающей среды;
− условия работы оператора;
− затраты на проектирование и эксплуатацию [4, с. 6 – 7].
Повышение указанных показателей во многом зависит от используе-
мых технических средств.
Актуальность темы исследования заключается в том, что в современ-
ном мире автоматизация системы управления технологическими процессами
занимает особое место среди всех направлений наук и техники. Она является
неотъемлемой частью каждого предприятия. В наше время технологические
процессы с каждым днем усложняются, а оборудование, которое реализует
их, становится более мощным. АСУ ТП помогает следить за работой такого
оборудования и технологических комплексов. Именно с помощью АСУ ТП
достигается повышение эффективности работы и производительности труда,
обеспечение безопасного и оптимального режима работы технологического
оборудования, улучшение качества выпускаемой продукции.
6
Объектом исследования являются «Автоматизированные системы
управления технологическими процессами (АСУ ТП)».
Предметом исследования служит «Автоматизированные системы
управления технологическими процессами ООО «ФИШТ».
Целью выпускной квалификационной работы разработка АСУ ТП на
предприятии ООО "ФИШТ" и обоснование эффективности его внедрения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1) рассмотреть основные понятия и классификацию, назначение и ха-
рактеристики современных АСУ ТП;
2) рассмотреть обобщенную техническую структуру АСУ ТП;
3) спроектировать и внедрить АСУ ТП на предприятии ООО "ФИШТ";
4) выполнить технико-экономическое обоснование внедрения АСУ ТП
на предприятии ООО "ФИШТ";
5) произвести расчет экономического эффекта внедрения АСУ ТП на
предприятии ООО "ФИШТ".
Практическая значимость выпускной квалификационной работы заклю-
чается в разработке АСУ ТП для ООО "ФИШТ", которая позволит увеличить
экономическую эффективность работы предприятия.
При выполнении выпускной квалификационной работы были использо-
ваны научные труды таких авторов, как: Втюрин В.А., Герасимов А.В., Ива-
нов А.А., Пантелеев В.Н., Селевцов Л.И., Селевцов А.Л., Схиртладзе А.Г.,
Шевцова Т.Г. и другие.
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трёх разде-
лов, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе выпускной квалификационной работы рассматриваются
основные понятия и классификация АСУ ТП, назначение и характеристики
современных АСУ ТП, обобщенная техническая структура АСУ ТП.
7
Во второй, приводится обоснование необходимости создания АСУ ТП
предприятия, проводится разработка технического задания на создание АСУ
ТП и проектирование АСУ ТП.
В третьей, заключительной главе, рассматриваются основные этапы
внедрения АСУ ТП на предприятии, технико-экономическое обоснование
внедрения и расчет экономического эффекта внедрения АСУ ТП на предпри-
ятии.
8
ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУ ТП)
1.1. Основные понятия и классификация АСУ ТП
Автоматизированные системы управления технологическим процессом
(АСУ ТП) представляют собой класс сложных систем, обладающих такими
чертами, как: наличие у всех элементов в системе единой цели; системность
характера реализации алгоритмов обработки и обмена информации; наличие
большого количества функциональных подсистем, входящих в систему.
Другими словами, АСУ ТП является человеко-машинной системой
управления, которая необходима для оптимизации процесса управления тех-
нологическим объектом в соответствии с определенными критериями. Глав-
ным предназначением АСУ ТП является выработка и реализация воздей-
ствий управляющего характера на технологический объект управления [34, с.
3,5].
Автоматизированная система управления технологическим процессом
(АСУ ТП) — пакет технологических и программных методов, созданный для
автоматизированного управления с машинами на предприятии. Под АСУ ТП
подразумевают комплексные решения, которые обеспечивают автоматизаци-
ей базовые технологические операции на предприятии в целом или на от-
дельном участке, выпускающие практически завершенные продукты. [12]
В иностранной литературе для маркировки АСУ ТП пользуются тер-
минами: Process Control Systems или реже Automatic Control Systems (данное
определение, абстрактное, так как не показывает на определенное использо-
вание системы управления).
Здесь нужно сделать акценты на словах “автоматизированная”. Под
данным выражением понимают, что система управления не совсем самостоя-
тельная, а требует взаимодействие с человеком для реализаций необходимых
задач. Фраза “пустил и забыл" для данных систем не является «аксиомой».
9
Система автоматического управления (САУ) создана для выполнения задач
без каких-либо участий со стороны оператора и в целом автономны. Важно
знать данную разницу между АСУ (Автоматизированная система управле-
ния) и САУ.
Структуру любой ИС можно представить состоящей из следующих
обеспечивающих систем [42]:
1) Информационное обеспечение – это совокупность единой системы
классификации и кодирования информации, систем документации, схем ин-
формационных потоков, а также методы построения баз данных. Назначение
этой подсистемы – своевременное формирование и выдача достоверной ин-
формации для принятия управленческих решений.
2) Техническое обеспечение – это комплекс технических средств,
предназначенных для работы ИС, а также соответствующая документация на
эти средства и технологические процессы.
Комплекс технических средств составляют:
- компьютеры любых моделей;
- устройства сбора, накопления, обработки, передачи и вывода инфор-
мации;
- устройства передачи данных и линий связи (компьютерные сети и
средства коммуникации);
- оргтехника и устройства автоматического съема информации.
3) Математическое и программное обеспечение – это совокупность ма-
тематических методов, моделей, алгоритмов и программ для реализации це-
лей и задач ИС, а так же для нормальной работы технических средств.
4) Организационное обеспечение – это совокупность методов и
средств, описывающих взаимодействие работников с техническими сред-
ствами и между собой, в процессе разработки и эксплуатации ИС.
5) Правовое обеспечение – это совокупность правовых норм, опреде-
ляющих создание, юридический статус и функционирование ИС, регулиру-
10
ющих порядок получения, преобразования и использовании информации.
Правовое обеспечение включает нормативные документы и договора разра-
ботчиков и заказчиков ИС, а также содержит:
- статус ИС
- права, обязанности и ответственность персонала
- правовые моменты управления
- порядок создания и использования информации
Классификация ИС может выполняться по разным признакам:
1) по признаку структурированности выделяют три типа задач [43]:
- структурированные;
- неструктурированные;
- частично структурированные.
Для неструктурированных задач ИС не применяются.
Типы ИС, используемые для решения частично структурированных за-
дач:
- ИС, создающие управленческие отчеты. Они ориентированы в
основном на обработку данных (поиск, сортировка, фильтрация), то есть они
обеспечивают информационную поддержку пользователя и частичную обра-
ботку такой информации.
- ИС, разрабатывающие альтернативы решений, (принятие реше-
ний сводится к выбору одной из предложенных альтернатив)
- модельные ИС, которые представляют пользователю математи-
ческие, статистические, финансовые и другие модели, использование кото-
рых облегчает выработку и оценку вариантов решения задачи.
- экспертные ИС, обеспечивают выработку и оценку возможных
вариантов решения задачи.
2) по типу выполняемых операций выделяют следующие виды ИС [35]:
- Информационно–поисковые системы – производят вывод, систе-
матизирование, хранение, выдачу информации по запросу пользователя, без
11
сложных преобразований данных (например: информационно – поисковая
система в библиотеке, в железнодорожных и авиакассах продажи билетов);
- Информационно–решающие системы – выполняют все операции
переработки информации по определенному алгоритму;
- Управляющие системы: вырабатывают информацию, на основа-
нии которой человек принимает решения. Эти ИС работают с задачами рас-
четного характера и обработки больших объемов данных (например: системы
оперативного планирования выпуска продукции; система бухгалтерского
учета);
- Советующие системы: вырабатывают информацию, которая при-
нимается человеком к сведению, а не превращается немедленно в действие.
Такие системы обладают высоким интеллектом, в которых преобладает об-
работка знаний, а не данных (например, медицинские ИС для постановки ди-
агноза и предполагаемого лечения, врач же примет к сведению совет ИС, но
не обязательно выполнит его);
3) по функциональному признаку. Такие информацион6ные системы
тесно связаны с производственными участками, в рамках которых они ис-
пользуются, а также с должностями работников, которые за ними работают
При разработках алгоритмов САПР (Система автоматизированного проекти-
рования) технологических процессов главное внимание уделяют универсаль-
ности, надежность работы, достоверность разрабатываемых технологических
производств, упрощения и сокращения времени на адаптации алгоритмов к
определенным производственным условиям и на создания единой базы дан-
ных для всех технологических задач, уменьшения времени исполнения на ее
расширения и изменения.
4) по степени автоматизации различают [27]:
- ручные ИС – все операции в таких системах выполняет человек,
при отсутствии технических средств (например: менеджер без компьютера);
12
- Автоматические ИС – выполняют все операции без участия чело-
века;
- Автоматизированные ИС – предполагают участие в процессе об-
работки информации человека и компьютерных средств, причем главная
роль отводится компьютеру. И в наше время ИС понимается как автоматизи-
рованная ИС
5) по уровню обслуживания производственных процессов на предприя-
тии корпоративная информационная система (КИС) или его составная часть
(подсистемы) различают следующие классы [36]:
- класс A: системы (подсистемы) управления технологическими объек-
тами и/или процессами;
- класс B: системы (подсистемы) подготовки и учета производственной
деятельности предприятия;
- класс C: системы (подсистемы) планирования и анализа производ-
ственной деятельности предприятия.
Системы класса А разработаны для решения задач управления процес-
сами, в основном охватывали сферу складского, бухгалтерского или матери-
ального учета. Их появление связано с тем, что учет материалов (сырья, го-
товой продукции, товаров) с одной стороны является извечным источником
различных проблем для руководства предприятия, а с другой (на предприя-
тии относительно крупного размера) одной из самых трудоемких областей,
требующих к себе постоянного внимания. Основной «деятельностью» такой
системы является учет материалов.
Системы класса А, как правило, характеризуются следующими свой-
ствами:
- достаточно высоким уровнем автоматизации выполняемых
функций;
- наличием явно выраженной функции контроля за текущим состо-
янием объекта управления;
13
- наличием контура обратной связи;
- объектами контроля и управления такой системы выступают:
технологическое оборудование, датчики, исполнительные устройства и ме-
ханизмы.
- малым временным интервалом обработки данных (т.е. интерва-
лом времени между получением данных о текущем состоянии объекта
управления и выдачей управляющего воздействия на него);
- слабой (несущественной) временной зависимостью (корреляци-
ей) между динамически изменяющимися состояниями объектов управления и
системы (подсистемы) управления.
В качестве классических примеров систем класса A можно считать
[37]:
- SCADA - Supervisory Control And Data Acquisition (диспетчерский
контроль и накопление данных);
- DCS - Distributed Control Systems (распределенные системы
управления);
- Batch Control - системы последовательного управления;
- АСУ ТП - Автоматизированные Системы Управления Техноло-
гическими Процессами.
Следующий этап усовершенствования материального учета был озна-
менован системами планирования производственных или материальных (в
зависимости от направления деятельности организации) ресурсов, они при-
числяются к классу В.
Системы класса В, вошедшие в два стандарта (MRP – Material
Requirements Planning и MRP II Manufacturing Requirements Planning), очень
широко распространены на Западе и давно и успешно используются пред-
приятиями, в первую очередь производственных отраслей.
Основные принципы, которые легли в основу систем стандарта MRP,
включают: