СОВРЕМЕННЫЕ  АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ  СИСТЕМЫ  УПРАВЛЕНИЯ  ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ  ПРОЦЕССОМ

Филимонова  Александра  Александровна

ассистент  кафедры  автоматики  и  управления  Южно-Уральского  Государственного  Университета,  РФ,  г.  Челябинск

E-mail:  

Боос  Глеб  Олегович

студент  кафедры  автоматики  и  управления  Южно-Уральского  Государственного  Университета,  РФ,  г.  Челябинск

E-mail: 

MODERN  AUTOMATED  INDUSTRIAL  CONTROL  SYSTEMS

Filimonova  Alexandra

assistent,  Department  of  Automation  and  Control  South  Ural  State  University,  Russia,  Chelyabinsk

Boos  Gleb

student,  Department  of  Automation  and  Control  South  Ural  State  University,  Russia,  Chelyabinsk

АННОТАЦИЯ

В  статье  рассмотрена  типовая  структура  современных  автоматизированных  систем  управления  технологическим  процессом,  выделены  основные  особенности.

ABSTRACT

The  typical  structure  of  modern  automated  process  control  systems  is  considered.  Main  futures  of  process  control  systems  are  formulated.

Ключевые   слова:  АСУ  ТП;  энергетическая  эффективность.

Keywords:  process  control  systems;  energy  efficiency.

В  современном  мире  наблюдается  тенденция  к  росту  числа  информационных  и  производственных  связей  между  отдельными  предприятиями,  что  приводит  к  увеличению  объема  информации,  охватывающей  все  стороны  производства,  росту  сложности  процессов  управления  и  систем  управления  в  целом. 

В  последние  годы  использование  автоматизированных  информационно-управляющих  систем  является  одним  из  основных  способов  в  повышения  эффективности  производства  на  предприятиях  [1;  2;  4].  Если  рассматривать  современные  автоматизированные  информационно-управляющие  системы,  то  можно  заметить,  что  они  все  строятся  в  виде  единой  интегрированной  системы,  которая  охватывает  всю  хозяйственную  деятельность  предприятия  [3]. 

Комплексным  решением,  обеспечивающим  автоматизацию  основных  технологических  операций  на  производстве,  является  автоматизированная  система  управления  технологическим  процессом  (АСУ  ТП).

АСУ  ТП  —  это  система,  которая  состоит  из  специализированного  и  обученного  персонала  и  совокупности  оборудования  с  программным  обеспечением,  которое  используется  для  автоматизации  процессов  и  задач  персонала  по  управлению  объектами  в  сфере  промышленности  или  технологий.  Эта  система  может  контролировать  электростанции,  котельные  установки,  водоочистные  сооружения,  заводами  и  др.

Для  большинства  АСУ  ТП  характерна  трехуровневая  модель  построения  [3],  включающая  в  себя  верхний,  средний  и  нижний  уровни.  На  рисунке  1  представлена  типовая  структура  АСУ  ТП. 

Рисунок  1.  Типовая  структура  автоматизированной  системы  управления  технологическим  процессом

Первый  уровень  включает  в  себя  один  или  несколько  образующих  сеть  персональных  компьютеров  со  специализированным  программным  обеспечением,  второй  уровень  основан  на  базе  специализированных  контроллеров,  а  третий  содержит  в  себе  полевое  оборудование,  датчики,  исполнительные  механизмы.

Рассмотрим  каждый  из  уровней  АСУ  ТП.  Верхний  уровень  АСУ  ТП  представляет  собой  серверы  и  операторские  станции,  которые  в  терминологии  автоматизации  называются  автоматизированным  рабочим  местом.  Пользователь  данного  рабочего  места  называется  оператором.  Оператор  при  необходимости  может  изменять  параметры  процесса.  Именно  на  этот  уровень  выводится  состояние  исследуемого  технологического  процесса.  Выделенный  сервер  поддерживает  коммуникацию  с  подключенными  к  нему  контроллерами,  хранит  в  сете  конфигурационную  базу  данных  и  архив  технологических  параметров.

Операторские  станции  представляют  собой  персональные  компьютеры  и  служат  для  эффективного  управления  процессом  и  отображения  технологической  информации  в  виде  графических  мнемосхем.  На  мнемосхемах  показывается  исчерпывающая  информация:  параметры  ввода/вывода,  значения  процессных  переменных,  алармы  и  события,  данные  диагностика  системы,  отчеты  и  т.  д.  На  станции  оператор  может,  например,  посмотреть  показание  любого  датчика,  вручную  управлять  исполнительными  механизмами.

Средний  уровень  базируется  на  базе  программируемых  логических  контроллеров.  Контроллеры  выполняют  функции  управления  и  обмена  данными  между  подсистемой  ввода/вывода  и  сетью  управления.  Подсистема  ввода/вывода  контроллера  обеспечивает  обработку  информации  от  полевых  устройств  и  выдачу  управляющих  воздействий  на  исполнительные  устройства.

На  нижнем  уровне  располагаются  различные  датчики,  которые  считывают  необходимые  параметры  для  изменения  или  контроля  процесса.  Данные  с  этих  датчиков  поступают  прямо  на  интерфейс  станции,  где  оператор,  опираясь  на  полученные  данные,  принимает  то  или  иное  решение. 

Общий  анализ  современных  АСУ  позволяет  выделить  их  основные  особенности:

1.  Масштабируемость.  Современные  АСУ  ТП  являются  открытыми  системами,  как  с  точки  зрения  аппаратурного  построения,  так  и  с  точки  зрения  программного  обеспечения.  Системы  строятся  из  автономных  модулей,  которые  реализуют  определенные  функции,  при  этом  протоколы  взаимодействия  строго  определены.  Это  означает,  что  их  структура  может  наращиваться  дополнительными  модулями  без  пересмотра  ранее  принятых  структурных  решений.  Кроме  того  АСУ  ТП  могут  быть  интегрированы  с  АСУ  верхнего  уровня,  а  также  с  другими  автоматизированными  системами,  удалёнными  на  большие  расстояния.

2.  Простота  разработки  и  конфигурирования.  Для  конфигурации  АСУ  ТП  пользователь  может  не  обладать  знанием  программирования  с  использованием  системного  программного  обеспечения.  Пользователю  достаточно  знания  методов  и  алгоритмов  решения  технологических  задач  управления  и  он  самостоятельно  может  конфигурировать  АСУ  ТП  применительно  к  конкретным  решаемым  задачам.

3.  Отказоустойчивость.  Высокая  отказоустойчивость  достигается  путем  резервирования  (как  правило,  дублирования)  аппаратных  и  программных  компонентов  системы,  использования  компонентов  повышенной  надежности,  внедрения  развитых  средств  диагностики,  а  также  за  счет  технического  обслуживания  и  непрерывного  контроля  со  стороны  человека.

4.  Единая  конфигурационная  база  данных  системы.  Изменения,  выполненные  в  одном  программной  модуле  системы,  должны  автоматически  отражаться  во  всех  зависимых  модулях.

Список  литературы: 

1.Барбасова  Т.А.,  Захарова  А.А.  Пути  повышения  энергетической  эффективности  Челябинской  области  //  Инновационный  Вестник  Регион  —  2012  —  №  2.  —  С.  69—75.

2.Барбасова  Т.А.,  Захарова  А.А.  Внедрение  системы  энергетического  менеджмента  на  металлургических  предприятиях  Челябинской  области  в  целях  повышения  энергетической  эффективности  региона  //  Экономика  промышленности,  —  №3.  —  2012.  —  С.  42—46.

3.Барбасова  Т.А.,  Казаринов  Л.С.,  Шнайдер  Д.А..  Автоматизированные  информационно-управляющие  системы:  учеб.  пособие.  Челябинск:  Изд-во  ЮУрГУ,  издатель  Т.  Лурье,  2008  —  296  с.

4.Казаринов  Л.С.,  Барбасова  Т.А.,  Захарова  А.А.  Автоматизированная  информационная  система  поддержки  принятия  решений  по  контролю  и  планированию  потребления  энергетических  ресурсов  //  Вестник  Южно-Уральского  государственного  университета.  Серия  «Компьютерные  технологии,  управление,  радиоэлектроника».  —  2012.  —  №23.  —  С.  118—122.