Система АСУ ТП: оборудование, функции, управление, процесс

Системы АСУ ТП — это современные технические средства, которые активно используются на промышленных предприятиях как основа локальных систем информации и управления данными. Их применение объясняется сложностью, многогранностью управления данными как процесса. Особенно если на производстве сотни сотрудников в нескольких десятках помещений, где установлено разнообразное оборудование.

Чем точнее организован управленческий процесс, тем ниже риски сбоев, аварий, прочих проблемных ситуаций.

АСУ ТП: процессы и функции

Современная автоматизированная система управления различными технологическими процессами — это комплекс узлов, элементов, решений (оборудование, приборы, специализированное ПО), цель которых — выполнение на предприятии различных операций с достижением конечного заданного результата.

От автоматических автоматизированные комплексы отличаются выполнением отдельных функций, которые нельзя делегировать машине, людьми — сотрудниками на производстве, операторами. Хотя большую часть действий выполняет автоматика.

Любая автоматизация реализуется за счет применения программных и инженерных технологий, т. е. задействования приборов, обеспечения, устройств в составе приемной, рабочей, исполнительной техники:

• датчиков, измерительного оборудования, электроприводов;
• ПО, регуляторов, программаторов и пр.

1. Эти элементы лежат в основе систем оборудования АСУ ТП, обеспечивают работу с информацией сообразно с возможностью управления производственными циклами. Наряду с другими ресурсами делятся на группы:
2. Программное обеспечение, реализующее автоматизацию выполнения, управления процессами.
3. Техническое — инженерные, машинные средства, гарантирующие бесперебойность работы.
4. Информационное — обязательная к соблюдению нормативная база, документация.
5. Метрологическое — методики контроля показателей функционирования элементов комплексов.
6. Организационное — мероприятия и нормативы, оговаривающие действия сотрудников, работу коммуникаций.
7. Эргономическое — меры, связанные с состоянием сотрудников, пользователей (физиологические, психологические характеристики).

Также классификация проводится по:

• сфере функционирования, т. е. отрасли промышленности, энергетики, транспорта, других сфер, где задействованы системы управления;
• охвату (цех, группа цехов, завод);
• типу операций, которые подвергаются мониторингу и управлению — например:

Однако принцип действия во всех ситуациях схож: изменяются параметры технологических процессов за счет проведения измерений, анализа результатов, последующего внесения изменений.

1. Сотрудники верхнего уровня при помощи инженерных и операторских станций, в том числе на производственных серверах, обрабатывают информацию, формируют отчеты, архивируют данные. Диспетчеры, оперируя доступными данными, отслеживают ход производственного процесса, удаленно управляют работой механизмов.
2. На полевом уровне, где размещены индикаторы и исполнительное оборудование, в частности, программируемые машины (ПЛК) считывают сигналы датчиков, регулируют выполнение рядовых функций — запускают или останавливают станки, включают аварийный режим.
3. Нижний уровень структурно аналогичен полевому, т. е. рабочему, или среднему. Там собирают значения показателей, а сигналы передают на контроллеры элементов среднего уровня.

Иногда вместо 3 уровней выделяют 4 — полевой называют уровнем технологического процесса, верхний делят на собственно верхний (человекомашинный) и контроллерный, а последний называется сетевым, или уровнем магистральной сети.

Ключевые узлы систем

1. Один из базовых узлов автоматизированных систем управления для технологических процессов — оборудование и устройства, обеспечивающие сбор и преобразование различных технологических данных. Это операторские панели с кнопками, тумблерами, клавиатурами. Также — датчики, усилители, преобразователи, прочие элементы для ввода, отображения, переключения.
   
   С точки зрения организации процессов они являются промежуточным звеном между человеком (оператором) и непосредственно системой управления, куда посылают сигналы. Реакция системы на поступающие сигналы от этого узла не зависит.
   
   
2. Следующий базовый узел (как и другие узлы, он выделяется номинально, фактически представляя собой совокупность элементов, а не единую составляющую системы) — узел передачи данных. Необходим, если устройства для сбора информации физически располагаются на значительном удалении от системы их обработки.
   
   Для передачи сигнала, кодирующего исходную информацию, годятся маршрутизаторы, преобразователи, модемы. Также — прочие приборы, механизмы и сети, в том числе беспроводные. Функции (задачи), которые они выполняют, могут быть встроенными.
3. Обработка и хранение информации — задача центрального узла АСУ, т. е. компьютера с соответствующим набором программного обеспечения. Конечная точка пути сигнала — именно этот узел.
   
   Здесь полученные сведения обрабатываются. Выносится решение, каким образом на них реагировать, сохранять ли, куда именно.
   
   
4. После того как сигнал был принят и обработан, исполнительные устройства выполняют действия, заданные по итогу его обработки. В их перечень входят всевозможные станки, аппараты, роботизированное оборудование, иные устройства, оперирующие продуктом или его составляющими на производственной линии.
   
   Вариативность действий для этих устройств также велика: отправить оператору сообщение, закрыть или открыть какой-либо клапан, включить или выключить электродвигатель. Все это влияет на конечный итог работы по созданию продукта.
   
   
5. В отдельную группу выделяют приборы и устройства для вывода сведений на обозрение человека — операторские панели (типовые, сенсорные), мониторы, принтеры. Наряду с механизмами индикации (звуковые сигналы, лампочки). Это действие позволяет компьютеру делегировать человеку ответственность за принятие решения. Функция автоматического выбора действий для техники стандартно не предусмотрена во избежание проблем. Ввод ответа оператор зачастую может осуществить на том же устройстве, где выводится предупреждение или уведомление.
   
   Пример — превышение тока моторной нагрузки в условиях получения заметных производственных потерь при его деактивации. Вынести решение — допустить потери или оставить ситуацию как есть — должен оператор, увидевший автоматизированный сигнал.
   
   
6. Защитные устройства оберегают людей от действий АСУ ТП и наоборот, механизмы и узлы от действий людей. Также защита заключается в профилактике негативных последствий, если возникают непредвиденные обстоятельства.

Так, когда в опасную зону работы конвейера попадает сотрудник или другой человек, то двигатель конвейера отключается — но опасность остается, т. к. человека может завалить продукция. Избежать травмы или более серьезного вреда для жизни и здоровья человек может благодаря механизмам и автоматам защиты, предохранения, блокировки, а также диагностическим комплексам, гальваническим развязкам.

В частности, защитой от несчастного случая служит монтирование на прессах 2 кнопок активации, которые нельзя нажать одной рукой. Т. е. случайное включение пресса (как было бы при существовании 1 кнопки) исключается.

Назначение

Технологические автоматизированные комплексы для управления процессами производства призваны:

• упростить, оптимизировать мониторинг;
• снизить риски ошибок в рамках рабочих процессов;
• обеспечить оперативное реагирование на неполадки, сбои технического плана или вызванные огрехами ручного управления (в том числе предотвращать их);
• собирать, хранить, преобразовывать, формировать, а также распространять данные — в частности, их передают ответственным за принятие решений людям;
• помогать спрогнозировать величину производственных показателей, составлять планы;
• повысить эффективность предприятия на всех этапах — вплоть до логистики или учета товарно-материальных ценностей.

Цели применения:

1. Рост производства продукта (товаров, услуг), т. е. производительности, качества.
2. Рост прибыли, рентабельности предприятия.
3. Освобождение сотрудников от необходимости выполнять однообразные, опасные либо чрезмерно трудозатратные операции.

На реальных объектах для обслуживания контрольно-мониторинговых сетей, принятия решений по их функционированию (в том числе о внедрении новых методик, узлов, аппаратов) стандартно существуют отделы оперативного персонала.

Разработка надежных систем для безопасного, бесперебойного длительного управления различными технологическими процессами, в структуре которых отражены цели, задачи, потребности конкретного предприятия — крайне сложное мероприятие, требующее практического опыта и отточенных навыков целой команды специалистов.

Компания «СевЗапМонтажАвтоматика» успешно реализует подобные задачи под ключ, с этапа планирования до ввода в эксплуатацию на объекте. Повышайте производительность и увеличивайте прибыль, пользуясь помощью профессионалов!