Основные понятия и определения асу тп кратко

Обновлено: 16.05.2024

Основные характеристики АСУ ТП Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) - это набор программных и аппаратных средств под управлением человека-оператора (одного или нескольких), включающий в своем составе части, представленные автоматическими подсистемами и связанные 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 алг

Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) - это набор программных и аппаратных средств под управлением человека-оператора (одного или нескольких), включающий в своем составе части, представленные автоматическими подсистемами и связанные 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.

В соответствие с данным каноническим определением АСУ ТП становится ясно, что это сложная система, которая состоит из множества технических и программных средств, которые связаны между собой, работают в рамках одной системы для контроля (измерения) и регулирования (воздействия) технологического объекта управления (технологический процесс).

АСУ ТП состоят из 5 составных модулей: технический блок, программное обеспечение, информационное обеспечение, организационное обеспечение, оперативный персонал.

Технический блок – это комплекс технических средств получения информации о состоянии технологического процесса, формирования и передачи информации, локального регулирования и управления вычислительной техники, представления информации оперативному персоналу, передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ, исполнительные устройства.

Обычно выделяют следующие основные технические и аппаратные средства, используемые для построения АСУ ТП на предприятии:

Средства сбора информации (измерительные преобразователи, счетчики, сигнализаторы, устройства ручного ввода);
Исполнительные устройства;
Программируемые контроллеры;
Устройства распределенного ввода/вывода;
Операторские станции;
Инженерные станции;
Серверы АСУ ТП;
Панели оператора;
Программаторы;
Сетевые адаптеры;
Преобразователи частоты;
Пускатели;
Концевые выключатели;
Кабели связи для АСУ ТП.

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. 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. Организационное обеспечение – описание функциональной, технической и организационной структур, инструкции и регламенты для оперативного персонала. Оперативный персонал – технологи-операторы, осуществляющие управление ТОУ, эксплуатационный персонал, обеспечивающий заданное функционирование системы в целом.

Функции АСУ ТП довольно обширны и зависят от конкретного объекта автоматизации. Однако все эти функции принято делить на три категории: информационные, управляющие и вспомогательные функции АСУ ТП.

К информационным относят функции, главным содержанием которых является сбор, предварительная обработка, хранение, передача и представление информации пользователям в удобном для них виде. Пользователями могут быть люди, а также различные функциональные задачи.

В состав типовых информационных функций АСУ ТП входят:

К управляющим функциям АСУ ТП относятся функции, результатами которых является выработка и реализация управляющих воздействий на объект управления.

Типовыми управляющими функциями АСУ ТП являются:

Вспомогательные функции АСУ ТП состоят в контроле функционирования технических и программных средств самой системы автоматизации. Контроллеры, станции распределенной периферии, панели оператора, инженерные станции, SCADA - системы имеют в своем составе развитые средства диагностики.

Существует 3 уровня функционирования системы АСУ ТП на предприятии, условно их можно разделить на: нижний, средний и верхний.

На нижнем уровне происходит сбор информации о состоянии объекта управления и выработка управляющих воздействий на него. К нижнему уровню относятся датчики, счетчики, преобразователи, клапаны и т.д., то есть все, что непосредственно контактирует с объектом управления. На среднем уровне происходит сбор информации с нижнего уровня, ее обработка в соответствие с необходимыми критериями и передача информации на регулирующие элементы АСУ ТП. Технически работу среднего уровня АСУ ТП обеспечивают программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые являются своеобразным мозгом АСУ ТП. На верхнем уровне происходит визуализация технологического процесса, здесь могут быть изменены параметры и установки ТП. Наблюдение и управление ТП происходит с помощью компьютеров с установленными на них программными продуктами (SCADA-системами).

Очевидно, что АСУ ТП индивидуальны для каждого предприятия, поскольку изначальные данные, цели создания АСУ ТП, сами технологические процессы (их построение, материальная база, объем и частота процессов и т.д.) различаются у всех клиентов. Точно также очевидно, что создание АСУ ТП требует специальных знаний, в том числе для проектирования и внедрения АСУ ТП.

Процесс создания АСУ ТП можно разделить на следующие этапы:

Обследование объекта автоматизации;
Разработка концепции автоматизации, технических требований и технического задания на АСУ ТП;
Выбор программно-технического комплекса (технических, аппаратных и программных средств) для АСУ ТП;
Разработка рабочего проекта АСУ ТП, включая компоновку и планы размещения оборудования, чертежи архитектурно-строительной части, монтажные чертежи, кабельные журналы, спецификации на оборудование и материалы по всем частям проекта, рабочие сметы, сводный сметный расчёт;
Разработка алгоритмического обеспечения, включая видеограммы, алгоритмы технологических защит, блокировок, авторегуляторов, сигнализации, шаговых программ (ФГУ), информационно-расчётных задач;
Разработка проекта программно-технического комплекса (ПТК);
Заводские испытания и поставку ПТК;
Обучение персонала;
Строительные и электромонтажные работы (с привлечением субподрядчиков), технический надзор за реализацией проекта АСУ ТП;
Пуско-наладочные работы;
Приёмо-сдаточные испытания и ввод АСУ ТП в промышленную эксплуатацию;
Гарантийное и постгарантийное сопровождение.

То есть, процесс создания АСУ ТП требует от предприятий не только приобретения технических средств и программного обеспечения, но также требует привлечения подрядчика, который окажет следующие виды услуг: спроектирует АСУ ТП для предприятия (в том числе определит перечень необходимых программных и технических средств, разработает планы размещения оборудования, разработает алгоритмы и всю необходимую информацию для обслуживающего персонала), произведёт внедрение и настройку АСУ ТП на предприятии (в том числе осуществление работ по установке необходимых программных и технических средств, строительные и электромонтажные работы, пуско-наладочные работы и т.д.), организует обучение персонала компании-заказчика и обслуживание системы АСУ ТП на предприятии и т.д.. Естественно, что в зависимости от компетенций сотрудников компании-заказчика перечень работ может изменяться, однако чаще всего компании проектировщики АСУ ТП осуществляют полный цикл инжиниринговых работ (описан выше).

Соответственно говоря о российском рынке АСУ ТП необходимо иметь в виду, что рынок условно можно поделить на 3 больших сегмента:

Производство и продажа технических и аппаратных средств для АСУ ТП;
Разработка и реализация программных средств и продуктов для АСУ ТП (SCADA-систем и т.д.);
Оказание различных инжиниринговых услуг по проектированию и внедрению АСУ ТП на предприятии (проектирование, внедрение, подбор технических и программных средств, наладка, разработка инструкций и алгоритмов, обучение персонала и т.д.).

Данная информация является выдержкой из проведенного исследования. Для актуализации данных отправьте заявку.

Укажите свой телефон в форме ниже и мы свяжемся с Вами в максимально короткий срок

Для оформления подписки введите, пожалуйста, свой адрес электронной почты в форме ниже

Настоящая Политика конфиденциальности персональной информации (далее — Политика) действует в отношении всей информации, которую Пользователь может сообщить во время использования сайта, а именно: Имя, Фамилию, Телефон, E-mail, название Организации. Согласие пользователя на предоставление персональной информации, данное им в соответствии с настоящей Политикой в рамках отношений с одним из лиц, входящих, распространяется на все лица.

Копирование материалов запрещено, при согласованном использовании материалов сайта необходима ссылка на ресурс. Вся информация на сайте носит исключительно информационный характер и не является публичной офертой.

Механизация производственного процесса – замена физического труда человека работой механизмов, получающих энергию от какого-либо источника.

Автоматизация производственного процесса – замена физического труда человека, затрачиваемого на управление механизмами и машинами, работой специальных устройств, обеспечивающих это управление (регулирование различных параметров, получение заданной производительности и качества продукта без вмешательства человека и т.п.).

Автоматизация управления – замена физического и умственного труда человека, затрачиваемого на управление работой технических средств, обеспечивающих выполнение определенных управленческих работ с заданной производительностью и качеством без вмешательства человека, за которым остаются только функции наблюдения и подготовки технических средств к работе.

При автоматизации управления производственным процессом работа технических средств управления обеспечивает автоматический сбор и обработку данных о состоянии процесса, воздействие на процесс через исполнительные механизмы, вывод данных оператору или выполнение части этих функций.

Автоматизированная система – понятие, имеющее двойной смысл. С одной стороны, под автоматизированной системой понимается организационная система, использующая технические средства. С другой стороны, понятие используется для пояснения совершенства технической системы управления.

В автоматизированной системе, в отличие от автоматической, технические средства не обеспечивают полной автоматизации, и для успешного функционирования системы необходим труд людей – операторов, диспетчеров и др.

Главное отличие автоматизированной системы от автоматической – отсутствие замкнутой цепочки управления и автоматических исполнительных механизмов.

Техническая система управления – совокупность технических средств, имеющих между собой электрические, пневматические, гидравлические или иные информационные связи, а также независимые средства оргтехники, используемые для управления производственными процессами или другими процессами по правилам и методике, предусмотренной в соответствующей организационной системе управления. Техническая система управления может предназначаться для управления производственными процессами, управления участками, цехами, производствами, предприятиями и т.д.

Автоматизированная система управления производством или технологическим процессом – разновидность систем управления, включающая технические средства, которые обеспечивают замену физического и умственного труда человека работой машин для сбора, переработки и вывода информации, требующих, однако, затрат труда операторов для своего обслуживания и выполнения отдельных функций управления. Для автоматизированных систем управления характерны значительные затраты труда на сбор, обработку и вывод информации, несмотря на использование технических средств.

Такие системы необходимы, например, в том случае, если часть первичной информации не может быть получена и введена в технические средства или системы автоматически без участия человека, или если автоматическое управление с помощью технических средств невозможно, или если это можно сделать, но ценой неоправданно больших затрат или неоправданного усложнения технических средств.

Автоматизированные системы управления могут быть информационными и информационно-советующими. Последние отличаются тем, что предлагают оператору проекты готовых решений и рекомендации. Например, система, автоматически собирающая информацию о состоянии производственного процесса, обрабатывающая эту информацию и выдающая решение в виде рекомендаций. Система замыкается человеком, который принимает окончательное решение и реализует его. Такие системы считаются разомкнутыми, хотя цепь воздействия замыкается человеком. Системы с замкнутой цепью воздействий используют принцип обратной связи и обрабатывают данные о результате управления.

Автоматическая система управления – разновидность систем управления, включающая технические средства, которые обеспечивают автоматический сбор, обработку информации, в том числе принятие решения и реализацию принятого решения. Затраты труда человека необходимы только для контроля функционирования и обслуживания системы. Автоматическая система управления состоит из управляемого объекта и автоматического управляющего устройства, взаимодействующих между собой. Объектов и управляющих устройств в системе может быть несколько.

Применение самых совершенных технических средств не определяет полностью степени совершенства системы. Она в значительной мере зависит от идей, заложенных в организационной части системы, например, будет ли система адаптивной, обучающейся. Автоматические системы управления широко применяют в военном деле, например, для управления огнем, полетом ракет и самолетов, наведением орудий, движением подводных лодок. В атомной энергетике, например, при управлении режимами работы атомных котлов. В отраслях промышленности с непрерывными процессами производства. Например, для управления процессами производства аммиака, метанола, плавки металла.

При внедрении автоматическая система управления технологическим процессом обычно используется вначале как автоматизированная система, а затем, после накопления опыта, проверки надежности системы и т.п. переводится в автоматический режим.

Непрерывные системы, в которых входные сигналы действуют непрерывно в течение всего времени работы системы. Дискретные, импульсные системы – с прерывистым воздействием сигнала на входе.

АСУ - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности.

Различают АСУ производственного и организационного типа.

К АСУ производственного типа относят: автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП) MES – systems , автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) и интегрированные АСУ (ИАСУ).

1) Доминирующее значение в АСУ имеют экономические задачи управления задачи снабжения, реализации, управления финансовыми средствами, трудовыми ресурсами, бухгалтерский учет и статическая отчетность.

2) В АСУП используются специфические формы хранения и движения информации – документооборот. В качестве управляющих воздействий в АСУП выступают документы в виде приказов, распоряжений, графиков, отчетов и т.д.

3) Реализация управляющих воздействий возлагается на рабочих и служащих.

Особенности АСУ ТП:

1) В АСУ ТП применяется большой объем технических средств (АСУП использует большинство вычислительных процессов).

2) АСУП может быть отнесена к классу АСУ ТП только в том случае, если система осуществляет воздействие на объект в том же темпе, что протекающие в нем технологические процессы. Другими словами АСУ ТП функционирует в режиме реального времени.

3) Цель функционирования АСУ ТП – оптимизация работы объекта управления путем формирования и реализации управляющих воздействий.

АСУП и АСУ ТП могут функционировать самостоятельно, либо могут объединяться в одну систему, которая называется интегрированная АСУ (ИАСУ).

ИАСУ обеспечивает взаимосвязанное и согласованное управление как технологией, так и организацией производства в масштабах всего предприятия.

1. Цели создания АСУ ТП

Наиболее важные цели в создании АСУ ТП:

1) Обеспечение безопасности функционирования технологических процессов. То есть устранение аварий, связанных с несогласованностью операторов и длительностью времени их реакции.

2) Сокращение стоимости систем контроля и управления за счет исключения из числа используемых при работе дорогостоящих вторичных показывающих и регистрирующих приборов и локальных регуляторов.

3) Снижение стоимости выпускаемой продукции, увеличение производительности, повышение качества достигается за счет оптимизации режимов работы технологического оборудования и использования оптимальных систем управления.

2. Состав АСУ ТП

АСУ ТП состоит из технического, математического, информационного, организационного обеспечений.

Техническое обеспечение включает в себя технические средства (средства измерений технических параметров, исполнительные устройства, промышленные микропроцессорные контроллеры, компьютеры, регистраторы, источники питания, каналы связи и т.д.).

Математическое обеспечение делится на:

1) алгоритмическое - комплекс взаимосвязаных алгоритмов функционирования АСУ ТП.

2) программное - совокупность программ по которым работает УВК.

Информационное обеспечение - это комплекс документов, в которых приводиться перечень входных сигналов и данных и их характеристик, перечень выходных сигналов и документов, а также схемы сбора, обработки и использования информации.

Организационное обеспечение включает в себя документы необходимые для работы оперативного и обслуживающего персонала для эксплуатации АСУ ТП (инструкции операторам, инструкции по ремонту, паспорт системы и описание АСУ ТП).

Рис. Схема взаимосвязи отдельных видов обеспечения:

СВТ – средства вычислительной техники; ПО – программное обеспечение.

3. Функции АСУ ТП

Функции АСУ ТП - это совокупность действий системы, направленных на достижения частной цели управления. Различают информационно-вычислительные и управляющие функции.

К информационно - вычислительным относят такие функции, результатом выполнения которых является предоставление оператору информации о ходе ТП. Управляющие функции включают в себя действия по выработки и реализации управляющего воздействия на ОУ

Перечень информационно-вычислительных функций:

1. Прямое измерение (сбор, первичная обработка и хранение информации об ОУ).

2. Косвенное измерение параметров процесса и технологического оборудования (ТО).

3. Сигнализация состояний параметров ТП и ТО.

4. Расчет технико-экономических и эксплуатационных показателей ТП и оборудования.

6. Контроль и регистрация отклонений параметров ТП и состояния оборудования.

7. Анализ срабатывания блокировки и защит ТО (определения причин нарушения хода ТП).

8. Диагностика и прогнозирование хода ТП и состояния ТО.

9. Диагностика и прогнозирование состояния комплекса тех средств АСУ ТП.

10. Оперативное отображение информации ведения ТП.

11. Выполнения процедур автоматического обмена информацией со смежными и вышестоящими СУ.

Не все перечисленные функции могут быть реализованы в конкретной АСУ ТП. Это зависит от функциональной развитости АСУ ТП.

Перечень функций, определяется при составлении технического задания на проектировании, и при этом учитываются требования, указанные в руководящих материалах (обычно отраслевых).

Перечень управляющих функций:

1. Одноконтурное регулирование.

2. Логическое управление.

3. Каскадное регулирование.

4. Многосвязное регулирование.

5. Программное управление.

6. Оптимальное управление установившимися режимами работы ТП (определяются уставки регуляторов, расчет технических параметров).

7. Оптимальное управление неустановившимися режимами работы ТП (оптимальное управление в динамике) – поиск закона изменения параметра, поиск траектории от одного установившегося значения к другому.

8. Оптимальное управление с адаптацией.

Не все перечисленные функции могут быть реализованы в конкретной АСУ ТП.

Реализация функций АСУ ТП как управляющих, так и информационно вычислительных осуществляется с помощью микропроцессорных контроллеров и операторных станций, выполненных на базе компьютеров.

Рис. Типовая структура АСУ ТП:

ИС – инженерная станция; ОС – операторская станция; ПМК – промышленный микропроцессорный контроллер

Контроллеры выполняют следующие функции:

3. сбор и первичную обработку информации;

4. косвенное деление измерение;

5. автоматический обмен между информацией с операторскими и диспетчерскими станциями.

Операторские станции выполняют следующие функции:

1. регистрация информации (архивирование);

2. оперативное отображение в различных видах (в цифровом, табличном, графическом, в виде мнемосхем, содержащих статическую и динамическую часть);

3. подготовка отчетных документов;

4. оперативное дистанционное управление (включение, отключение оборудования, изменение уставок регулятора, подготовка программ по которым работают контроллеры, их загрузка в контроллер и диагностика исправности контроллеров).

ОРС – сервер обеспечивает обмен информации между операторскими станциями и контроллерами.

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами, которая представляет собой совокупность технических и программных средств, позволяющая в автоматическом режиме управлять оборудованием на предприятиях промышленной сферы.

Она может быть составляющим элементом общей системы, обеспечивающей автоматизацию управления предприятием.

Как правило, данная система – это эффективное решение, автоматизирующее операции, как в целом всего производства, так и отдельного участка, который обеспечивает выпуск конкретного продукта.

На сегодняшний день автоматизированные системы управления используется практически во всех направлениях промышленной сферы. Сегодня можно разработать систему, которая автоматизирует разные процессы, в частности, выгрузку, прием, хранение, фильтрацию, переработку, измерение, дозировку и др. В зависимости от того, какие элементы входят в систему, определяются их возможности и уровень качества функционирования объекта, который был автоматизирован.

Назначение систем АСУ ТП

Использование данных решений позволяет:

сделать работу оборудования более эффективной;
исключить простои и сбои в функционировании оборудования;
добиться более удобного управления необходимыми процессами, предусмотренными определенной технологией;
осуществлять контроль и мониторить параметры процесса;
устранить ошибки, допущенные из-за человеческого фактора, когда осуществляется управление.

В действительности рассматриваемые системы включают не только технические и программные средства. В их состав входят разные виды обеспечения, в частности, метрологическое, эргономическое, информационное, организационное. При автоматизации управлении значительно облегчается работа человека, когда требуется контролировать, стабилизировать, управлять процессами производства. Но данные системы не исключают человеческий фактор. Ответственные сотрудники должны отслеживать, чтобы оборудование, задействовало в процессе, работало нормально, осуществлять контроль параметров технологического процесса.

Аппаратные средства автоматизированных систем включают в себя такие составляющие:

контроллеры;
операторские станции, сервера, сети;
модули цифрового интерфейса;
систему управления диспетчером;
измерительные преобразователи;
счетчики и сигнализаторы;
исполнительные механизмы.

Программным обеспечением АСУ ТП считаются такие составляющие:

SCADA;
сбора информации;
оперативного управления диспетчером;
операционные в реальном времени.

К программному обеспечению также относятся такие средства, которые отвечают за то, чтобы технологические программы исполнялись, специальное ПО.

Использование автоматизированных систем решает сложные задачи, делает управленческую деятельность более гибкой и качественной.

Особенности структуры и функционирования

Управленческая система автоматизированного типа измеряет существующие параметры процесса, используя интеллектуальные средства, управляет этим процессом. Нижний и полевой уровни системы оснащены датчиками, полевыми приборами, исполнительными механизмами. Контролируемые параметры передаются датчиками в виде сигналов на контроллеры, которые считаются среднем уровнем автоматизированной системы. Данные промышленные контроллеры обеспечивают регулирование в автоматическом режиме, управление логическое и командное, запуск оборудования и приборов и их остановку, защиту, если произойдет авария, отключение. Данные от контроллеров поступают на сервера, станции инженерные и операторские, как верхний уровень управления. Их получает диспетчер.

Использование качественной автоматизированной управляющей системы необходимо для того, чтобы управлять процессами и контролировать их ход, проводить анализ и планировать работу, собирать, учитывать и хранить данные, обеспечить автоматическую защиту, мониторить и регулировать.

В обязанности сотрудника на должности диспетчера входит постоянно наблюдать за ходом производственного процесса, осуществлять дистанционное управление приборами. Верхний уровень должен обеспечивать формирование отчетности, обработку и архивацию данных на системном сервере. Диспетчер видит всю информацию, которую принимают станции, на мониторе в режиме онлайн. Данные в числовом и графическом выражении передается, как мнемосхема объекта управления, которой удобно пользоваться. На основании информации, поступившей на контроллер, осуществляется выработка управленческих сигналов, которые должны выполнять механизмы исполнительного типа. Также контроллер может различить, когда параметры, которые были заданы для конкретного процесса, выше или ниже предельных значений, подавая сигнал, иногда, чтобы исключить аварийную ситуацию, блокирует функционирование установки.

Использование автоматизированной системы управления позволяет значительно улучшить планирование, противоаварийный контроль и защиту, что позволяет сделать технологические процессы высококачественными. При помощи автоматизированной системы можно использовать ресурсы предприятия эффективнее и экономнее, повысить производительность труда, снизить затраты, повысить конкурентоспособность и получать максимальную прибыль. С внедрением системы управления увеличится выход продукции, стабилизируются показатели производства, снизятся материальные затраты, технологические режимы будут более рациональными и безопасными, показатели качества продукции повысятся.

Профессиональная разработка качественной и эффективной системы АСУ ТП

Наша компания специализируется на разработке АСУ ТП любой сложности. Квалифицированные специалисты обладают необходимыми знаниями и большой опыт в разработке производственных комплексов и отдельных установок. Обратившись к нам, каждый получает полный спектр работ, который начинается с разработки технического задания и заканчивается вводом системы в эксплуатацию. Мы гарантируем надежную работу системы автоматизации без отказов.

Прежде чем приступить к разработке систему автоматизированного управления, специалисты проведут исследование объекта, чтобы учесть все его особенности. Использование наших АСУ позволяет в короткие сроки получить высокую экономическую эффективность, затраты окупятся очень быстро. У нас можно заказать АСУ под ключ и отдельные виды работ.

Наши главные принципы в работе: все работы проводятся максимально качественно, выбираются надежные технические и программные средства, внедряются современные конструктивные и производственные решения.

Читайте также: