2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУ ТП) ......................................... 6
1.1. Основные понятия и классификация АСУ ТП ..................................... 6
1.2. Назначение и характеристики современных АСУ ТП ....................... 11
1.3. Обобщенная техническая структура АСУ ТП .................................... 19
ГЛАВА 2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО
"ТРАВЕРС" .............................................................................................................. 25
2.1. Обоснование необходимости создания АСУ ТП предприятия......... 25
2.2. Разработка технического задания на создание АСУ ТП
предприятия ................................................................................................... 26
2.3. Проектирование АСУ ТП предприятия ............................................... 32
ГЛАВА 3. ВНЕДРЕНИЕ АСУ ТП НА ПРЕДПРИЯТИИ ООО "ТРАВЕРС" .... 43
3.1. Основные этапы внедрения АСУ ТП на предприятии ...................... 43
3.2. Технико-экономическое обоснование внедрения АСУ ТП на
предприятии ................................................................................................... 48
3.3. Расчет экономического эффекта внедрения АСУ ТП на
предприятии ................................................................................................... 52
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ....................................................................................................... 57
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ ............................................. 60
ПРИЛОЖЕНИЕ А ................................................................................................... 67
ПРИЛОЖЕНИЕ Б .................................................................................................... 68
ПРИЛОЖЕНИЕ В ................................................................................................... 69
ПРИЛОЖЕНИЕ Г .................................................................................................... 70
3
ВВЕДЕНИЕ
Одним из основных направлений научно-технического прогресса,
позволяющим поднять качество и эффективность производства продукции
и использовать современные научные и технические достижения в произ-
водстве, является автоматизация технологических процессов.
Широкое применение в наше время информационных технологий
повышает привлекательность современных автоматизированных систем
управления, важными технико-экономическими показателями которых яв-
ляются:
− надежность;
− качество процессов управления;
− безопасность эксплуатации;
− ремонтопригодность;
− возможность адаптации систем автоматизации и управления к
изменяющимся свойствам объекта и окружающей среды;
− условия работы оператора;
− затраты на проектирование и эксплуатацию [4, с. 6 – 7].
Повышение указанных показателей во многом зависит от использу-
емых технических средств.
Актуальность темы исследования заключается в том, что в совре-
менном мире автоматизация системы управления технологическими про-
цессами 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 сле-
дить за работой такого оборудования и технологических комплексов.
Именно с помощью АСУ ТП достигается повышение эффективности ра-
4
боты и производительности труда, обеспечение безопасного и оптималь-
ного режима работы технологического оборудования, улучшение качества
выпускаемой продукции.
Объектом исследования являются «Автоматизированные системы
управления технологическими процессами (АСУ ТП)».
Предметом исследования служит «Автоматизированные системы
управления технологическими процессами ООО «ТРАВЕРС».
Целью выпускной квалификационной работы разработка АСУ ТП на
предприятии ООО "ТРАВЕРС" и обоснование эффективности его внедре-
ния.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие
задачи:
1) рассмотреть основные понятия и классификацию, назначение и
характеристики современных АСУ ТП;
2) рассмотреть обобщенную техническую структуру АСУ ТП;
3) спроектировать и внедрить АСУ ТП на предприятии ООО "ТРА-
ВЕРС";
4) выполнить технико-экономическое обоснование внедрения АСУ
ТП на предприятии ООО "ТРАВЕРС";
5) произвести расчет экономического эффекта внедрения АСУ ТП на
предприятии ООО "ТРАВЕРС".
Практическая значимость выпускной квалификационной работы за-
ключается в разработке АСУ ТП для ООО "ТРАВЕРС", которая позволит
увеличить экономическую эффективность работы предприятия.
При выполнении выпускной квалификационной работы были ис-
пользованы научные труды таких авторов, как: Втюрин В.А., Герасимов
А.В., Иванов А.А., Пантелеев В.Н., Селевцов Л.И., Селевцов А.Л., Схирт-
ладзе А.Г.,Шевцова Т.Г. и другие.
5
Выпускная квалификационная работа состоит из введения, трёх раз-
делов, заключения, списка использованной литературы и приложений.
В первой главе выпускной квалификационной работы рассматрива-
ются основные понятия и классификация АСУ ТП, назначение и характе-
ристики современных АСУ ТП, обобщенная техническая структура АСУ
ТП.
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 пред-
приятии.
6
ГЛАВА 1. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ (АСУ ТП)
1.1 Основные понятия и классификация АСУ ТП
Автоматизированные системы управления технологическим процес-
сом (АСУ ТП) представляют собой класс сложных систем, обладающих
такими чертами, как: наличие у всех элементов в системе единой цели; си-
стемность характера реализации алгоритмов обработки и обмена инфор-
мации; наличие большого количества функциональных подсистем, вхо-
дящих в систему.
Другими словами, АСУ ТП является человеко-машинной системой
управления, которая необходима для оптимизации процесса управления
технологическим объектом в соответствии с определенными критериями.
Главным предназначением АСУ ТП является выработка и реализация воз-
действий управляющего характера на технологический объект управления
[34, с. 3,5].
Технологический объект управления (ТОУ) представляет собой со-
вокупность, в которую входит технологическое оборудование и реализо-
ванное с его помощью по определенным правилам и алгоритмам техноло-
гический процесс производства [12, с. 5].
Технологический процесс (ТП) представляет собой совокупность
технологических воздействий на исходное сырье одного или нескольких
оборудований в целях получения определенного конечного продукта.
Для протекания технологического процесса в нормальном режиме
необходимо:
− проводить контроль, то есть наблюдение за течением ТП;
− управлять ТП, то есть с помощью различных технических
устройств целенаправленно воздействовать на параметры ТП [43, с. 4].
7
Примерами технологических объектов могут служить:
− технологические установки или агрегаты, которые реализуют
самостоятельный ТП;
− отдельно взятые цеха, участки производства или производ-
ственный процесс предприятия в целом, если для управления ими свой-
ственен технологический характер [34, с. 5].
Совместно работающие ТОУ и управляющая ими АСУ ТП форми-
руют автоматизированный технологический комплекс (АТК).
Рассмотрим функционально-структурную схему АСУ ТП (рисунок
1) [43, с. 5]:
Рисунок 1 – Функционально-структурная схема АСУ ТП
В любой АСУ ТП выделяют три основных элемента: ТОУ, комплекс
технических средств для управления и контроля (КТС), оперативный пер-
сонал.
8
В зависимости от уровня участия оперативного персонала в управ-
лении выделяют следующие способы управлении:
1. Ручное местное – это управление, при котором человек непо-
средственным образом на месте выполняет управление оборудованием.
Оно используется для проверки, наладки и ремонта в автоматическом ре-
жиме.
2. Ручное дистанционное – это управление, при котором человек
на управляет оборудованием на значительном расстоянии с помощью
пультов или щитов, находящихся в операторских пунктах [41, с.324].
3. Автоматизированное управление - – это управление, при кото-
ром оборудованием управляет человек и комплекс технических средств.
Технические средства получают информацию об объекте управления, по-
сле преобразования обрабатывают ее, создают управляющие команды и
выполняют их. Человеком осуществляются такие операции, как пуск и
остановка, изменение режимов работы оборудования, определение цели и
критериев управления [42, с.63].
4. Автоматическое управление - это управление, при котором
оборудование полностью управляется только техническим средством без
участия человека [37, с.121].
Оперативный персонал выполняет следующие функции:
− контролирует работу технических средств АСУ ТП, а также
следит за состоянием оборудования;
− при возникновении неисправности отдельных компонентов или
всей системы оказывает оперативное вмешательство в технологический
процесс;
− осуществляет связь с остальными службами и регистрирует не-
стандартные ситуации;
9
− обеспечивает продолжение технологического процесса в слу-
чае полного или частичного отказа АСУ ТП [9, с. 52].
Классификация АСУ ТП представляет собой правила разделения
группы этих систем на подгруппы, в пределах которых все входящие в них
АСУ ТП одинаковы, похожи или близки по тому или иному отношению.
Классификация АСУ ТП, которая будет далее рассмотрена, может
быть использована в следующих целях:
− выбор на ранних этапах разработки АСУ ТП аналолгичных си-
стем;
− оценка необходимых ресурсов при планировании работ по
проектированию АСУ ТП;
− определение качества АСУ ТП;
− определение капиталоемкости АСУ ТП.
Основными классификационными признаками являются:
1. Уровень, который занимает АСУ ТП и ТОУ в структуре пред-
приятия (таблица 1).
Таблица 1
Классификация АСУ ТП по уровню, занимаемому в структуре
предприятия
Код
Класс АСУ ТП
ТОУ
1
АСУ ТП нижнего уровня
Технологические установки и агре-
гаты, участки производства
2
АСУ ТП верхнего уровня
Множества установок, цеха произ-
водства, но сюда не входят АСУ ТП
нижнего уровня
3
Многоуровневые АСУ ТП
Включает АСУ ТП верхнего и ниж-
него уровня
2. Характер протекания во времени технологического процесса
(таблица 2), который определяется дискретностью или непрерывностью
поступления сырья, наличием и длительностью дискретных воздействий
10
на переработку входных материалов, наличием (отсутствием) переходных
и длительных установившихся режимов функционирования ТОУ.
Таблица 2
Классификация АСУ ТП по характеру протекания во времени тех-
нологического процесса
Код
Класс АСУ ТП
Характер ТП
н
АСУ с непрерывным ТП
Непрерывное длительное поддер-
жание режимов, практически без-
остановочная подача реагентов и
сырья
п
АСУ с непрерывно дискретным
ТП
Непрерывные в сочетании с пре-
рывистыми режимы функциониро-
вания технологических установок
или стадий процесса
д
АСУ с дискретным ТП
Прерывистая, несущественная для
управления длительность техноло-
гических воздействий
3. Показатель, характеризующий условную информационную
мощность (таблица 3), то есть количество контролируемых или измеряе-
мых технологических переменных.
Таблица 3
Классификация АСУ ТП по показателю, характеризующему
условную информационную мощность
Код
Уровень условной инфор-
мационной мощности
Количество контролируемых или измеряе-
мых технологических переменных
Минимальное
Максимальное
1
Наименьший
10
40
2
Малый
41
160
3
Средний
161
650
4
Повышенный
651
2500
5
Большой
2501
4. Показатель, характеризующий функциональную надежность
АСУ ТП (таблица 4), оказывает влияние на многие технические характе-
ристики системы и на значения показателей эффективности системы.
11
Таблица 4
Классификация АСУ ТП по показателю, характеризующему
функциональную надежность
Код
Функциональная надежность
Характеристика уровня
1
Минимальная
Почти не регламентируется, специ-
альных мер не требуется
2
Средняя
Регламентируется, но, тем не ме-
нее, отказы в работе АСУ ТП не
приводят к остановке ТОУ
3
Высокая
Регламентируется жестко, отказы в
работе АСУ ТП могут привести к
аварии или остановке ТОУ
5. Тип функционирования АСУ ТП (таблица 5), который характе-
ризуется множеством автоматически выполняемых управляющих и ин-
формационных функций [34, с. 13 – 17].
Таблица 5
Классификация АСУ ТП по типу функционирования
Код
Тип функциониро-
вания АСУ ТП
Характеристика особенностей функционирова-
ния системы
и
Информационный
Только информационные функции выполняют-
ся автоматически; решения, касающиеся
управления, принимает и приводит в действие
оператор
л
Локально –
автоматический
Информационные функции и локальное управ-
ление выполняется автоматически; решения,
касающиеся управления, принимает и приво-
дит в действие оператор
с
Советующий
Информационные функции и локальное управ-
ление выполняется автоматически; посред-
ством модели процесса формируются советы
для выбора операций управления с учетом
определенных критериев
а
Автоматический
Все функции АСУ ТП, в том числе функция
управления, выполняются в автоматическом
режиме
1.2 Назначение и характеристики современных АСУ ТП
Главным назначением АСУ ТП является автоматическая оптимиза-
ция технологических процессов. В системах такого рода обеспечивается