56. Схемы резервирования. Сравнительная оценка.
I – входной модуль,
L- процессор, например, ПЛК,
O- выходной модуль,
D диагностирующий модуль.
В режиме "Lockstep" резервное устройство выполняет ту же программу, что и активное и ему не требуется дополнительного времени на активизацию. В режиме «Lockstep» применяются следующие архитектуры резервирования:
– дублированный логический контур по схеме «ИЛИ», реализующий срабатывание ПАЗ при появлении сигнала опасного уровня в одном из контуров защиты, который носит название конфигурации 1оо2.
– дублированный логический контур по схеме «И», реализующий срабатывание ПАЗ при появлении сигнала опасного уровня в обоих контурах, который носит название конфигурации 2оо2.
– троированная (TMR) система с мажоритарным голосованием 2оо3 (логический контур по схеме «два из трех», который реализует срабатывание ПАЗ при появлении сигнала опасного уровня в двух из трех контуров). При обнаружении неисправности одного из контуров для класса безопасности АК5, АК6 разрешается работа ПАЗ в течение 1500 часов до устранения неисправности, при этом система деградирует до архитектуры 1оо2.
57,82. Горизонтальная и вертикальная интеграция автоматизированных систем на предприятиях.
|
|
|
|
Горизонтальная интеграция предполагает объединение между собой всех автономных систем автоматизации технологических и производственных процессов, а также административных отделений цехового уровня в единую информационную сеть. Что обеспечивает необходимый обмен данными в реальном масштабе времени между всеми подразделениями основного и вспомогательного производства. С производственной точки зрения, это означает учет каждого шага производственного процесса от прибытия сырья, например железнодорожной цистерны с пивным солодом, до отъезжающего к заказчику грузовика с готовой продукцией ящиками с пивом. |
|
|
Горизонтальная интеграция позволяет устранять подобные изолированные действия путем объединения всего производственного цикла в единую согласованно действующую систему. Все устройства автоматики имеют между собой информационную связь и могут регулироваться и настраиваться без особых усилий. Однако это совсем не означает, что в каждый момент времени вся производственная система функционирует с максимальной эффективностью. Это задача вертикальной интеграции. |
|
|
Вертикальная интеграция базируется на организации потоков информации от нижнего уровня (датчиков и контроллеров технологического оборудования) во внутренние и внешние компьютерные сети предприятия и через них в административные системы управления. Данная задача решается путем объединения промышленных и административных сетей. Основная цель вертикальной интеграции устранение препятствий на пути информационных потоков между уровнями АСУП и АСУТП с целью оперативного обмена данными. |
|
|
Вертикальная интеграция устраняет различные промежуточные слои, тормозящие передачу информации, передавая оперативные сведения технологическому и административному персоналу в различных подразделениях предприятия. Это значит, что оператор теперь может сидеть у компьютера, например, в диспетчерской и контролировать с его помощью загрузку тех или иных производственных линий. |
|
|
|
|
|
Преимущества горизонтальной и вертикальной интеграции очевидны. В первую очередь повышение производительности. Благодаря объединению производственного оборудования и возможности получать любую интересующую информацию в любой момент времени, специалисты гораздо быстрее могут устранять узкие места, препятствующие эффективному производству. Во-вторых, появляется возможность производить больший объем готовой продукции. Если все оборудование работает более эффективно, можно достичь и более высокой производительности всего предприятия.
58. Оценка вероятности ложных срабатываний и опасных отказов на примерах различных схем резервирования. Резервирование — метод повышения характеристик надёжности технических устройств или поддержания их на требуемом уровне посредством введения аппаратной избыточности за счет включения запасных (резервных) элементов и связей, дополнительных по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях работы. Резервирование — один из главных принципов обеспечения безопасности АЭС, наряду с физическим разделением и разнотипностью оборудования отвечающий за практическую реализацию важнейшего принципа единичного отказа. Системы, важные для безопасности АЭС (то есть очень многие), имеют трёхкратное резервирование, а в последних российских проектах, реализованных при строительстве Тяньваньской АЭС в Китае — четырёхкратное резервирование[1][2]. Элементы минимизированной структуры устройства, обеспечивающей его работоспособность, называются основными элементами;резервными элементами называются элементы, предназначенные для обеспечения работоспособности устройства в случае отказа основных элементов. Резервирование в технологических системах классифицируют по ряду признаков, основные из которых — уровень резервирования, кратность резервирования, состояние резервных элементов до момента включения их в работу, возможность совместной работы основных и резервных элементов с общей нагрузкой, способ соединения основных и резервных элементов. В резервированом изделии отказ наступает тогда, когда выйдут из строя основное устройство (элемент) и все резервные устройства (элементы). Группа элементов считается резервированной, если отказ одного или нескольких её элементов не нарушает нормальной работы схемы (системы), а оставшиеся исправные элементы выполняют ту же заданную функцию. Такое резервирование называется функциональным резервированием.
59.Задачи CAD, САЕ, DCS, SCADA, MES, ERP при управлении проектными, технологическими и производственными процессами. Для перевода САПР на английский язык зачастую используется аббревиатура CAD подразумевающая использование компьютерных технологий в проектировании. Цели создания и задачи CAD В рамках жизненного цикла промышленных изделий САПР решает задачи автоматизации работ на стадиях проектирования и подготовки производства. Основная цель создания САПР — повышение эффективности труда инженеров, включая:
Достижение этих целей обеспечивается путем:
Задачи DCS Распределённая система управления (англ. Distributed Control System, DCS) — система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределённой системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных. РСУ применяются для управления непрерывными и гибридными технологическими процессами (хотя, строго говоря, сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже на кратковременный период, может привести к порче изготавливаемой продукции, поломке технологического оборудования и даже несчастным случаям. Классическим примером непрерывного процесса является изготовление стекла в стекловаренной печи. Сферы применения РСУ многочисленны:
Требования к современной РСУ:
Задачи SKADA SCADA-системы решают следующие задачи:
SCADA-системы позволяют разрабатывать АСУ ТП в клиент-серверной или в распределенной архитектуре. Задачи MES MES (от англ. Manufacturing Execution System, производственная исполнительная система) — специализированное прикладное программное обеспечение, предназначенное для решения задач синхронизации, координации, анализа и оптимизации выпуска продукции в рамках какого-либо производства. С 2004 года термин расшифровывается какангл. Manufacturing Enterprise Solutions — корпоративные системы управления производством.
60,69. Автоматизированная система управления противоаварийной защиты. Проектирование ПАЗ. Существует несколько концепций интеграции систем аварийной безопасности и АСУТП. 1. Объединение системы противоаварийной защиты и АСУТП через шлюз. Такая концепция реализуется, но представляется необоснованно сложной и дорогостоящей. В эксплуатационном отношении ее недостатками являются нормативная раздельность эксплуатации и сложность синхронизации данных и событий. Кроме того, необходимость использования специальных технических средств при ремонте повышает стоимость технического обслуживания, а раздельные методы эксплуатации и пользовательские интерфейсы увеличивают затраты на обучение и могут привести к ошибкам оператора в условиях чрезвычайной ситуации. 2. Целевая разработка единой системы с использованием общих условий технического обеспечения, эксплуатации и обслуживания, а также единой системы связи. Такая комплексная и в то же время раздельная архитектура обеспечивает эксплуатационные преимущества: отказы аппаратуры или программного обеспечения АСУТП не могут оказать влияния на систему аварийной безопасности, в то же время, данные из каждой системы доступны другим системам в оперативном режиме. АСУТП и система безопасности работают в одних условиях технического обеспечения и эксплуатации, что упрощает обучение персонала, исключает необходимость отображения данных и квитирования, а так-же обеспечивает единый интерфейс оператора. 3. Объединение через базу данных и связь. Эта концепция предусматривает незначительное разделение между АСУТП и системой аварийной безопасности. Основным недостатком является то, что отказ оборудования или потеря/повреждение данных в АСУТП может поставить под угрозу безопасность технологического процесса. В этом случае в соответствии с общесистемными требованиями проектирования вся ИКСУ, в том числе и АСУТП, должна рассматриваться как единая система аварийной безопасности. В КП студент может выбрать и обосновать любую и перечисленных концепций интеграции, но рекомендуется выбрать второй вариант проектного решения интегрированной системы. Такое проектное решение обеспечивает необходимое управление и безопасность при поддержании функциональной и физической автономности ПАЗ и АСУТП. При этом повышается и возможность визуального контроля над процессом. АСУТП и система аварийной безопасности связываются через общую сеть передачи данных и конфигу- рируются на основе общих технических условий. Источники питания, каналы связи, компоненты оборудования и операционные системы реального времени аварийной защиты остаются полностью независимыми от компонентов и подсистем АСУТП. Все операции, связанные с эксплуатацией и обслуживанием АСУТП и аварийной защиты, интегрированы, включая: · подачу сигналов тревоги; · конфигурацию; · универсальную базу данных; · синхронизацию времени; · безопасность пользователя; · контрольный журнал / контроль версий; · историю данных; · регистрацию последовательности событий; · управление активами; · моделирование технологического процесса; · системы обучения. Эта концепция управления аварийной безопасностью обеспечивает возможность принятия диспетчером дополнительных решений по устранению опасностей аварии и позволяет сократить расходы на инженерно-техническое обеспечение и обслуживание. Определение требований к ПАЗ. В нефтегазовой отрасли РФ проектирование систем аварийной безопасности осуществляется в соответствии с требованиями следующих из большого числа нормативных документов. Поэтому ряд компаний в нефтегазовой отрасли вносят при выборе оборудования системы аварийной безопасности требование обязательного соответствия средств автоматизации противоаварийных защит и блокировок рекомендациям МЭК. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПАЗ Основная задача ПАЗ – это обеспечение перевода технологического процесса в безопасное состояние в случае аварийных нарушений параметров (функций) технологических режимов. Это логическая контрольно-измерительная система, которая обнаруживает ненормальные события в технологическом процессе (АС) и инициирует автоматические действия по размыканию энергии, срабатыванию клапанов и останову технологического объекта для приведения нарушения технологического режима к безопасному уровню.
61. Процессный подход управления производством. Процессный подход позволяет рассматривать учетную деятельность предприятия как связанную систему бизнес-процесса оперативного учета, управляемой с использованием автоматизированных систем АСУПД, АС ТОиР и АСКУЭ, каждая из которых во взаимосвязи друг с другом и внешней средой реализует заданные цели. В настоящий момент применение процессного подхода является обязательным условием для построения, в частности, системы менеджмента качества на предприятии нефтегазовой отрасли в соответствии с требованиями стандарта ISO 9001:2008. Практика показывает, что система управления, построенная на принципах процессного управления, является более эффективной и результативной по сравнению с равной ей по масштабу функциональной системой.
62. Карты Шухарта. Диагностика оборудования. Для контроля оборудования как роторного так нероторного типов должны использоваться графики непрерывного статистического контроля в течение дня, месяца, полугода и нескольких лет. Статистический контроль данных измерений должен осуществляться в соответствии с ГОСТ Р 50779 «Статистические методы. Карты Шухарта». Возможность выявления изменчивости и последующего прогнозирования хода технологического процесса обеспечивается при одновременном наличии следующих исходных условий:
Практический интерес представляют тренды и так называемые серии выходных параметров, превышающие обычную его изменчивость, которые указывают на необходимость технического обслуживания. Карты Шухарта предназначены для выявления именно таких признаков выхода технологического процесса из статистически управляемого состояния. Эти карты позволяют: 1) визуализировать фактические данные; 2) минимизировать появление “ложных тревог” и «шоковых ударов»; 3) минимизировать ложное вмешательство в процессы и бесполезные работы по техническому обслуживанию; 4) формировать эффективную обратную связь на предпринятые действия по устранению неблагоприятных трендов. Карты Шухарта обычно используют данные, получаемые выборочно через примерно равные интервалы. Они в свою очередь могут быть заданы либо по времени, либо по объему производимой продукции. Применение контрольных карт контроля количественного признака, характеризующего состояние оборудования, проходит 4 этапа:
Такая последовательность использования карт Шухарта исключает негативное влияние изменяющихся условий и режимов работы технологического оборудования на результаты интерпретации, так как в нефтегазовых технологических процессах они происходят в контролируемые оператором периоды времени.
63. Концептуальная модель системного окружения ИСПУ. Интеграция системы управления предприятием. Я чет хрен знает его че тут надо Концептуальная модель архитектуры OSE/RM предусматривает разбиение ПО АС на приложения (прикладные программные комплексы), реализующие заданные функции АС, и среду взаимодействия, обеспечивающую подготовку и выполнение приложений. Между ними определяются стандартизованные интерфейсы прикладного программирования (API). Кроме того, определяются стандартизованные интерфейсы взаимодействия данной АС с внешней для нее средой – другими информационными системами и сетью Интернет и/или корпоративными сетями. другими ИС и Internet и/или корпоративными сетями.
64. Проектирование АСКУЭ. автоматизированная система контроля и учета энергоресурсов АСКУЭ – это комплекс контрольно-измерительной аппаратуры, коммуникаций связи (сетей передачи данных), компьютерного и программного обеспечения. По своей сути задача АСКУЭ состоит в точном измерении количества потребленной или переданной энергии в широком смысле этого слова и мощности (возможно, с учетом суточных, зонных или других тарифов), в обеспечении возможности хранения этих измерений (например, в течение месяца, года и т.д.) и доступа к этим данным для произведения расчетов АСКУЭ создается для автоматизации расчётного и технического учёта поступившей на предприятие энергии, контроля и управления режимами энергопотребления на базе достоверной, метрологически обеспеченной информации, расчётного и технического учёта. В основу проектируемой АСКУЭ должны быть заложены следующие принципы: 1.Проектирование АСКУЭ должно исходить из положения, что электрическая, тепловая энергия, потребление воды – дорогой товар, а поэтому измерение ("взвешивание") этого товара должно производиться по всей его технологической цепи производства, передачи, преобразования, распределения, поставки и потребления. 2.АСКУЭ должна обеспечить высокую достоверность данных энергоучета. Исходная, метрологически аттестованная база данных энергоучета должна храниться длительное время в точке измерения энергии. Этот принцип является основой обеспечения единства измерений. В случае потери или искажения исходных данных в процессе передачи их по каналам связи к тому или иному субъекту всегда существует возможность повторного обращения к источнику за недополученной информацией и перепроверки ранее поступивших данных энергоучета. АСКУЭ должна давать возможность на рабочем месте диспетчера: · просматривать накопленную информацию; · производить построение графиков профилей нагрузки и потребления энергии, дискретность построения профилей 10,15, 30 минут и более; · формировать месячный профиль расчетного периода с разбивкой по суткам, с указанием потребленной энергии за каждые сутки · создавать отчеты о потребленной энергии; · вести журнал нештатных ситуаций, с указанием № точки учета, даты и времени отклонение параметра от нормы; · выводить на печать всю необходимую информацию.
66. Проектирование АСКУЗ. АСКУЗ (автоматизированная система контроля загазованности) обеспечивает контроль уровня загазованности на объектах цеха, промплощадки предприятий НГО, опасных с точки зрения возможности появления ядовитых газов, и передачу информации об уровне загазованности диспетчеру, а также включение аварийной сигнализации на объекте при превышении на нем допустимого уровня загазованности или включение вентиляции. Важным достоинством АСКУЗ является возможность контроля довзрывной концентрации опасных веществ (ОВ) и поэтому может использоваться для аварийной защиты в ПАЗ. АСКУЗ обеспечивает формирование тревожного сигнала у диспетчера на пульте управления и предупреждающих световых и звуковых сигналов для работников предприятия по ГОСТ 12.1.005-88 «Система стандартов безопасности труда. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны». Основные этапы проектирования АСКУЗ сводятся к следующим: · Оценка характеристик ОВ объекта. · Оценка рисков ОВ. · Выбор норм и правил для проектирования системы. · Принятие решения о соответствующей категории защиты и размерах защищаемой зоны. · Анализ возможных сценариев развития опасности. · Выбор подходящих датчиков контроля ОВ. · Схемное размещение датчиков. · Описание АСКУЗ. · Разработка рабочих чертежей проекта (структурной схемы, схемы внешних соединений).
65. ERP,MRP,MES управление. Функции. ERP (Enterprise Resource Planning). Планирование ресурсов предприятия. Основные задачи системы: эффективное управление сбытом и снабжением; контроль за финансовыми и материальными потоками; планирование выпуска продукции. ERP-система формирует стандартизованное единое информационное пространство предприятия. MES (англ. Manufacturing Execution Systems). Исполнительные системы производства. Основные задачи системы: управление производственными и людскими ресурсами в рамках технологического процесса, управление качеством продукции, хранение исходных материалов и произведенной продукции по технологическим подразделениям, связь систем ERP и SCADA/DCS. MRP (англ. Material Requirement Planning — планирование потребности в материалах) — система планирования потребностей в материалах, одна из наиболее популярных в мире логистических концепций, на основе которой разработано и функционирует большое число микрологистических систем. MRP-система применяется при работе с материалами, компонентами, полуфабрикатами и их частями, спрос на который зависит от спроса на специфическую готовую продукцию, т. е. спрос на исходные материальные ресурсы сильно зависит от спроса потребителей на конечную продукцию. Также MRP-система может работать с широкой номенклатурой материальных ресурсов.
67. Автоматизированная система управления производственным процессом (деятельностью) АСУПД Автоматизированная система управления производственными процессами предприятий предназначена для решения задач, связанных с повышением эффективности управления и распределения производственных ресурсов предприятий. Основными функциями, реализуемыми системой, являются:
Преимущества использования систем управления производством:
68,74. Описание АСТОиР. АСТОиР представляют собой аппаратно-программные комплексы, включающие: · датчики, монтируемые на оборудование и предоставляющие значения ключевых параметров для данного типа оборудования; · контроллеры, обрабатывающие значения с датчиков; · системы визуализации, аварийного предупреждения и архивации информации о состоянии оборудования; · экспертные базы знаний, позволяющие предупреждать возникновение аварийных ситуаций на основании знаний, введённых в БД. В НГО различают три основные концепции управления техническим обслуживанием и ремонтом (ТОиР): · техническое обслуживание по событию (ТОС), · планово-предупредительный ремонт (ППР), · обслуживание по фактическому состоянию (ОФС). Автоматизированное техническое обслуживание предусматривает обязательные встроенные средства контроля состояния технологического оборудования, которые часто выполняют роль контрольных средств ПАЗ оборудования. Параметрами, характеризующими состояние технологического оборудования, являются вибрация, температура отдельных узлов оборудования, токи потребления и др. АСТОиР имеет след. возможности:
|