Системы промышленной автоматизации от идеи до внедрения

Эффективность разработки и внедрения Автоматизированных Систем Управления Технологическими Процессами. Часть 1

17.02.2017

часть 1

Обзор АСУТП.

…Все будет. Только когда ты решишься на это...
…Всё можно сделать лучше, чем это делалось до сих пор...

(Генри Форд)





Сегодня вопросы связанные с повышением эффективности бизнеса обсуждаются на всех уровнях и в различных форматах. Экономика и рациональность – основные критерии при принятии решении о применении той или иной технологии в производстве или системе управления. Если же процесс производства сложный и не одноэтапный, то цель применения технологий – оптимизация ресурсов (материальных, человеческих). И вот именно в этот момент появляется вопрос: а надо ли предприятию создавать или модифицировать Автоматизированную Систему Управления Технологическим Процессом (далее по тексту - АСУТП)? Как посчитать эффективность и целесообразность? А что предприятие получит дополнительно от создания/модернизации АСУТП? На эти вопросы мы постараемся ответить.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) - это набор программных и аппаратных средств под управлением человека - оператора (одного или нескольких), содержащий в своем составе части, представленные автоматическими подсистемами, связанными между собой в единое целое выполнением функции в рамках действий, направленных на контроль (измерение) и регулирование последовательности изменений состояний технологических процессов в соответствие с требуемыми правилами и разработанными алгоритмами. Рассмотрение такого канонического определения АСУ ТП наглядно даёт понять, что это сложная система, состоящая из совокупности технических и программных средств, которые связаны в единое целое и работают в рамках одной системы для осуществления контроля (измерения) и регулирования (внесения воздействия) технологического объекта управления (технологический процесс).

Структурно, АСУ ТП можно представить в виде пяти составных модулей:

* блока технических средств,

* информационного обеспечения,

* программного обеспечения,

* организационного обеспечения,

* оперативного персонала.

Рассмотрим детально каждый из вышеперечисленных блоков.

Технический блок – представляет собой совокупность аппаратных и технических средств получения информации о состоянии технологического процесса, сбора и передачи информации, локального регулирования и управления вычислительной техники, сбора, анализа и вывода информации оперативному персоналу, передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ, а так же на исполнительные устройства. Обычно выделяют следующие основные технические и аппаратные средства данного блока, которые в классическом варианте принято представлять так:

* Средства сбора информации: датчики и измерительные преобразователи, расходомеры и счетчики, сигнализаторы, устройства ручного и автоматического ввода, приборы аналитики (приборы измерения физико-химического анализа, Ph-метры, денситометры, спектрофотометры, хроматография и т.д.);

* Исполнительные устройства и механизмы: автоматические клапана, задвижки, приводы, насосы, двигатели и т.д.;

* Программируемые логические контроллеры;

* Серверы АСУ ТП;

* Устройства распределенного ввода/вывода;

* Пусковая и сигнальная аппаратура: преобразователи частоты, пускатели, контакторы, концевые выключатели, световые колонны и т.д.;

* Сетевые адаптеры;

* Кабели связи для АСУ ТП;

* Программаторы.

Программное обеспечение – это комплекс специальных и общих программ, используемых в АСУ ТП.

Общее программное обеспечение – организующие и транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и т. д.

Специальное программное обеспечение – программы контроля и управления, реализующие функции АСУ ТП. Комплекс программных продуктов, обеспечивающих работу систем сбора, мониторинга, обработки, отображения информации о технологическом процессе называют также SCADA-системой. (SCADA аббр. от англ. Supervisory Control And Data Acquisition, диспетчерское управление и сбор данных — программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления).

Иногда под SCADA-системой понимают весь комплекс программного обеспечения АСУ ТП. SCADA-системы устанавливают на компьютеры за которыми работают операторы АСУ ТП и на которых происходит визуализация технологического процесса, на которых можно регулировать и менять параметры и установки АСУ ТП.

Информационное обеспечение АСУ ТП – это единая система классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации, справочная и оперативная информация.

Данный инструмент предоставляет АСУТП огромные аналитические возможности, реализующие минимизацию логистических затрат, предоставление аналитики (графиков, сводных таблиц, трендов и т.п.), позволяющий осуществлять прослеживаемость материалов и продуктов, внедрять принцип FIFO, работать с технико-экономическими показателями.

Информационное обеспечение предполагает собой структурирование, описание и стандартизацию всего, что относится к технологическому процессу и техническим средствам.

Для чего необходима данная информация?

Допустим, по каким-то причинам, в магазине или у потребителя был выявлен товар несоответствующего качества и есть вероятность того, что вся партия этого товара может быть несоответствующего качества, к примеру, из-за поставки и срабатывания в этой партии бракованного компонента, поставленного поставщиком на предприятие. И в этом случае надо отзывать и перепроверять весь товар? В какой период произведенный?

Данный инструмент позволяет определить как вверх до поставщика, так и вниз до потребителя, все комплектующие и выявив, что явилось причиной брака, оперативно предупредить или изъять, заблокировать на складе только ту партию, в которую попали бракованные комплектующие, тем самым повысить надежность, сократить претензии потребителей, сведя до минимума риски.

Или, допустим, в технологическом процессе используется сырьё и материалы, имеющие ограниченный срок годности, как гарантировать своевременное срабатывание и не допустить застоя на складе продукции и материалов?

В этом нам поможет принцип FIFO (от английского first in – first out «Первый пришел – первый ушел».), благодаря реализации которого, в работу поступают первыми материалы, с максимальным сроком производства (более старые), не допуская застоя, исключая просрочку и ненужные производственные потери.

Этот же принцип действует в отношении склада готовой продукции - сначала отгружается более старая продукция, что позволяет поддерживать определенное число покрытия в днях продаж для склада на неизменном уровне.

Все вышеописанные примеры, наглядно показывают структуру и функционал справочника материалов.

Справочник оборудования позволяет отслеживать и прогнозировать ППР, поломки оборудования, ремонты, тем самым снижая простои, оптимизировать циклы ТО. Как пример: Согласно данным справочника оборудования на двигателе 3М5 за 4 года эксплуатации дважды выходили из строя подшипники, а по графику ППР ревизия двигателя производилась 1 раз в квартал. В данной ситуации, вполне можно изменить периодичность и оставить ревизию 1 раз в 6 месяцев.

В зависимости от конкретных нужд, в состав данного блока могут входить и инструменты для аналитики (архивация данных процесса, подсчёт технико-экономических показателей, предоставление данных в виде таблиц, графиков, решение задач по минимизации маршрута, и т.д.), справочники норм, смен и т.п.

ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ… 

Гредников Сергей Борисович
Директор по развитию
ООО «ВПА»