34
Рисунок 3 – Централизованное управление
Централизованный вид управления предъявляет высокие требования к
ресурсам управляющего средства и к ее техническим характеристикам. Од-
новременное управление несколькими объектами требует от управляющего
средства быстродействия и наличия достаточного количества портов ввода-
вывода.
Недостатками централизованного управления являются: большое ко-
личество информационных связей между управляющими устройствами и
ТОУ; из-за территориальной разобщенности ТОУ требование многочислен-
ных длинных соединительных линий, в связи с чем повышаются затраты на
создание АСУ ТП и снижается помехоустойчивость. Еще одним важным не-
достатком является то, что отказ центрального устройства управления при-
водит к прекращению работы в целом всей системы [39, с. 272].
Как было сказано выше, наибольшее применение в современных АСУ
ТП нашел распределенно –централизованный принцип управления. При дан-
ном принципе каждое управляющее средство выбирается исходя из предъ-
являемых к конкретной задаче управления требований, что, в свою очередь,
минимизирует требования к ее ресурсам.
Пример распределенно –централизованного принципа управления по-
казан на рисунке 4.
35
Рисунок 4 - Распределенно –централизованное управление
При распределенно –централизованном принципе управления каждый
ТОУ управляется своей локальной системой управления (ЛСУ). Согласова-
ние рабочих циклов ТОУ и обеспечение их взаимодействия осуществляет
центральная ЭВМ.
Управление объектом происходит на двух уровнях. Для управления ра-
бочим циклом можно использовать достаточно простую ЭВМ, а на втором
уровне необходим мощный компьютер, чтобы повысить количество выпол-
няемых системой функций.
Данный принцип управления позволяет передавать меньший объем
информации, что снижает требования к каналам связи. Главным достоин-
ствами являются: гибкость, оптимальное соотношение затрат на линии связи
и ЭВМ, сохранение частичной работоспособности при отказе отдельных
ЛСУ или центральной ЭВМ [39, с. 273 – 274].
1.3 Обобщенная техническая структура АСУ ТП
Рассмотрим обобщенную техническую структуру АСУ ТП, представ-
ленную на рисунке 5 [22, с. 136].
36
Рисунок 5 – Обобщенная техническая структура АСУ ТП
Основным содержанием измерительной части АСУ ТП являются пер-
вичные измерительные датчики, а основным требованием – обеспечение до-
статочной точности проводимых измерений.
Основными устройствами исполнительной части АСУ ТП являются
устройства, которые оказывают влияние на ход технологических процессов в
ТОУ. Это исполнительные механизмы и усилители мощности.
Основным требованием к устройствам исполнительной части АСУ ТП
является надежность выполнения управляющих команд и безотказность ра-
бочего состояния в сложных условиях эксплуатации.
Основным требованием к информационно-управляющей части АСУ
ТП служит реализация заранее определенных алгоритмов управления с кон-
кретной точностью. Алгоритмы преобразования здесь зависят от свойств
ТОУ, измерительной и исполнительной частей [29, с. 153].
37
АСУ ТП состоит из следующих взаимосвязанных между собой компо-
нентов [36, c. 187]:
− технического обеспечения;
− программного обеспечения;
− информационного обеспечения;
− организационного обеспечения;
− математического обеспечения;
− метрологического обеспечения;
− лингвистического обеспечения;
− оперативного персонала.
1. Техническое обеспечение АСУ ТП представляет собой совокупность
технических средств, которые необходимы для функционирования АСУ ТП
и реализации ее функций. В его состав входят:
− вычислительные устройства;
− управляющие устройства;
− датчики, которые получают, преобразуют, хранят, отображают и
регистрируют входящие сигналы (информацию);
− устройства, предназначенные для передачи сигналов;
− исполнительные устройства [36, с. 223].
2. Программным обеспечением АСУ ТП является совокупность про-
грамм, которые необходимы для реализации функций АСУ ТП. ПО АСУ ТП
можно разделить на специальное и общее.
Специальное ПО АСУ ТП разрабатывается самостоятельно или заим-
ствуется из уже готовых фондов в процессе создания системы. Оно разраба-
тывается на основе общего ПО. Программы специального ПО, имеющие
возможность многократного применения, после промышленной оценки мо-
гут быть помещены в фонды.
Общее ПО АСУ ТП поставляется в комплекте с средствами ЭВМ. Сю-
да можно отнести:
38
− программы, обеспечивающие функционирование и развитие си-
стемы;
− программы, обеспечивающие автоматизацию процесса разработ-
ки ПО;
− программы, предназначенные для компоновки ПО;
− программы, обеспечивающие организацию работы вычислитель-
ного комплекса;
− служебные и стандартные программы [12, с. 12].
3. Информационное обеспечение АСУ ТП состоит из:
− информации о состоянии АСУ;
− системы кодирования и классификации технологической инфор-
мации;
− множества данных и документов, которые необходимы для вы-
полнения функций АСУ ТП.
4. Организационным обеспечением АСУ ТП служит совокупность опи-
саний организационной, технической и функциональной структур, инструк-
ций для оперативного персонала, регламентов АСУ ТП, которые предназна-
чены для обеспечения работы оперативного персонала [25 С. 78].
5. Математическое обеспечение АСУ ТП представляет собой совокуп-
ность математических моделей и алгоритмов, используемых в процессе
управления.
6. Метрологическое обеспечение АСУ ТП предназначено для обеспе-
чения заданной точности измерения технологических параметров и для мет-
рологической аттестации технических средств измерения.
7. Лингвистическое обеспечение АСУ ТП представляет собой совокуп-
ность языковых средств, предназначенных для общения оперативного персо-
нала с вычислительным комплексом с помощью текстовых сообщений, под-
сказок, помощи, меню и видеокадров.
Проектирование любого АСУ ТП состоит из следующих стадий:
39
1. Разработка технического задания. На данной стадии выполняются
следующие действия:
− определение целей и критериев качества функционирования
АСУ;
− проведение исследования технических и экономических показа-
телей функционирования АСУ;
− определение структуры объекта управления;
− определение входных воздействий, выходных параметров и воз-
мущающих воздействий;
− построение математической модели;
− выбор параметров, отвечающих за пожаро- и взрывобезопасность
работы АСУ;
− выполнение исследования статистических характеристик объекта
через каналы управления и возмущения.
2. Эскизная разработка проекта. На данной стадии выполняются сле-
дующие действия:
− выбор критериев оптимального управления;
− выбор методов решения задач оптимизации управления;
− разработка функциональной и алгоритмической структуры АСУ;
− выбор средств контроля и автоматизации;
− проведение предварительного расчета технико-экономической
эффективности АСУ.
3. Разработка технического проекта. Данная стадия содержит следую-
щие действия:
− уточнение математической модели и задач оптимизации управле-
ния;
− уточнение функциональной и алгоритмической структуры АСУ;
− выбор комплексных технических средств управления и т.д.
4. Разработка рабочего проекта включает в себя:
40
− создание технической и проектно-сметной документации;
− составление смет на оборудование и их монтаж;
− разработка задания генеральному проектировщику.
5. Внедрение АСУ ТП и анализ функционирования. Для ввода в дей-
ствие АСУ ТП необходимо сначала пройти следующие этапы:
− проведение обучения персонала;
− проведение монтажных работ;
− проведение комплектации системы техническими средствами
управления;
− организация пусконаладочных работ;
− проведение опытной эксплуатации;
− проведение приемных испытаний;
− прием системы в эксплуатацию;
− составление акта о вводе АСУ ТП в действие.
Анализ фактической эффективности системы управления позволяет
сделать вывод об эффективности принятых на этапе проектирования реше-
ний. Все решения собираются в пояснительную записку и отображаются с
помощью принципиальных схем [41, с. 191 – 192].
41
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИИ
ООО "ФИШТ"
2.1 Обоснование необходимости создания АСУ ТП предприятия
Компания ООО "ФИШТ" представляет собой предприятие по перера-
ботке молока и является самым крупным в Республике Татарстан. Оно было
зарегистрировано в 2013 году, но существовало уже с 1932 г. под другими
названиями.
Структура компании ООО "ФИШТ" содержит семь молокозаводов, са-
мые крупные из которых расположены в следующих городах: Казань, Набе-
режные Челны, Нижнекамск, Бугульма, Мамадыш.
Основной деятельностью компании является производство и перера-
ботка молока, молочной продукции и их реализация. ООО "ФИШТ" перера-
батывает в сутки 1000 - 1200 тонн молока.
В настоящее время компания производит следующие разновидности
молочной продукции: сыры, творог, масло, йогурты, катык, кефир, ряженка,
сливки и сметана, простокваша, айран, творожные батончики, мороженое и
др.
При производстве описанных выше видов продукции в предприятии
ООО "ФИШТ" выполняются следующие технологические процесс:
− приемка молока и оценка качества;
− очистка молока;
− охлаждение;
− сепарирование;
− заквашивание и сквашивание;
− резервирование;
− созревание;
42
− нормализация, пастеризация, гомогенизация;
− свертывание;
− обработка сгустка;
− формование и прессование;
− посолка;
− розлив, упаковка, маркировка и др.
Пять самых крупных молокозаводов ООО "ФИШТ" оснащены высоко-
технологичным оборудованием и полностью автоматизированы, а вот
остальные два завода – в Муслюме и Новошешминске автоматизированы ча-
стично только.
На основании этого можно утверждать, что необходимо внедрение
АСУ ТП в оставшиеся два завода. Это позволит руководству предприятия в
любое время иметь полную информацию о состоянии того или иного техно-
логического процесса. Внедрение АСУ ТП в предприятия даст возможность
избежать ошибки и простои в работе технологического оборудования участ-
ка. Именно внедрение АСУ ТП повысит качество производимой продукции,
окажет положительное влияние на энергозатраты и рентабельность работы
завода.
2.2 Разработка технического задания на создание АСУ ТП предприятия
Основными задачами создания АСУ ТП молокоперерабатывающего
предприятия ООО «ФИШТ» являются:
− проведение оптимизации отдельно взятых технологических про-
цессов, составляющих полный цикл производства молочной продукции: при-
емку, охлаждение, пастеризацию, сепарацию, гомогенизацию, процесс про-
изводства кисломолочных продуктов, розлив и упаковку, производство тво-
рога, сыров и масла и т.д.;
43
− поддержание оптимального режима работы технологических ли-
ний производства;
− проведение контроля за рецептурой и дозировкой компонентов
продукции и их качеством;
− проведение оперативного управления ассортиментом и количе-
ством выпускаемой продукции;
− минимизация потерь сырья на отдельных этапах технологическо-
го процесса;
− выявление отклонений от нормы качества изготавливаемой про-
дукции;
− минимизация влияния человеческих факторов;
− непрерывное получение информации о ходе протекания техно-
логических процессов производства.
Основными целями создания АСУ ТП молокоперерабатывающего
предприятия ООО «ФИШТ» являются:
− оптимальное использование сырья и производственных ресурсов;
− улучшение качества выпускаемой молочной продукции;
− минимизация энергозатрат.
Основными требованиями, предъявляемыми к АСУ ТП предприятия
ООО «ФИШТ» являются:
− создание и эксплуатация АСУ ТП как неотъемлемой части техно-
логического объекта молокозавода;
− построение АСУ ТП как человеко-машинного комплекса, содер-
жащего в себе программно-машинную систему и оперативный персонал;
− соответствие последним техническим достижениям в области
микропроцессорной, электронной и вычислительной техники;
− расчет работы АСУ ТП в режиме реального времени;
− открытость АСУ ТП и наличие возможности дальнейшего разви-
тия;