PAS_2014_12_12

принятии решения по постановке новых изделий на производство применительно к условиям конкретного предприятия.

–Комплект проектной технологической документации предназначен для применения в проектировании или реконструкции предприятия. Как правило, при проведении проектных работ по автоматизации на действующих предприятиях используется комплект проектной технологической документации.

Всистемах ЛДЦБП существуют как основные, так и вспомогательные объекты автоматизации. К основным объектам относятся обрабатывающее оборудование, транспортеры и другие перемещающие средства.

К вспомогательным объектам автоматизации относятся системы во- до-, тепло-, масло -, энерго-, воздухоснабжения. Все эти объекты в той или иной мере автоматизированы. Однако автоматизированные системы многих из них требуют современного реинжиниринга с использованием новых информационных технологий. Вопросы автоматизации перечисленных объектов рассматриваются во многих интернет-источниках и могут быть сгруппированы по следующим, наиболее часто встречающимся объектам:

–автоматизация обрабатывающего оборудования;

–автоматизация компрессорных станций, перекачивающих станций и насосных агрегатов;

–телемеханизация и диспетчеризация трубопроводов;

–автоматизация газотурбинных агрегатов;

–автоматизация систем газоснабжения, газораспределительных станций и пунктов, их телемеханизация и диспетчеризация;

–автоматическая защита трубопроводов от коррозии и станции катодной защиты;

–автоматизация систем тепло-, водоснабжения и котельных.

ВПЗ разделе "Краткое описание технологического процесса" приводятся краткие сведения о технологическом процессе (объекте автоматизации) или ссылки на документы, содержащие эти данные, кратко описывается технологический процесс и аппараты, которые участвуют в его выполнении, сведения об условиях эксплуатации объекта автоматизации, характеристики внешней среды, в которой функционирует объект автоматизации

Пример описания технологического процесса.

Технологический процесс производства ДСтП включает следующие основные операции: подготовка древесного сырья; подача в производство и разделка древесного сырья; измельчение древесины в щепу и сортирование щепы; изготовление древесных частиц; сушка древесных частиц; сортирование древесных частиц и измельчение крупной фракции; транспортирование и хранение смолы и химикатов; приготовление связующего;

11

смешивание древесных частиц со связующим; формирование стружечного ковра и разделение его на пакеты; подпрессовка стружечного пакета; прессование древесностружечных плит; охлаждение, выдержка и обрезка ДСтП; шлифование и сортирование; укладка и хранение плит. Каждая из перечисленных операций выполняется в определенной технологической последовательности и сопровождается образованием отходов и полу-

чением полуфабрикатов.

Ниже приведены два примера (рис. 2.1, 22) к описанию технологического процесса. Рис. 2.1 с готовым березовым шпоном, рис. 2 с получением шпона.

Шпон березовый толщиной 0,5 – 0 6 мм, сорт А или А1 Влажность 3 – 4 %

Пропитка

Спиртовой раствор

шпона в ванне в

смолы СБС-1 или

растворе смолы и

СКС – 1или водный

течение 24 час

раствор смолы и СКС -2

Сушка

пропитанного шпона при t = 68ͦ

в течение 3 час.

Сборка пакетов

из сухого пропитанного шпона

толщиной до 20 мм, длиной до

5000 мм и шириной от 200 мм

Прессование

пакетов в гидравлическом прессе

при t = 140 – 150 ͦпод

давлением110 – 150 кг/см2 в

течерие 6 мин.на 1 мм толщины

Распиловка

пакетов на доски длиной от 1400 до 5000 мм и шириной от 200 мм

на круглопильных станках

Рис. 2.1. Технологический процесс производства древесностружечных плит с готовым шпоном

12

Рис. 2.2. Технологический процесс производства древесностружечных плит с производством шпона

13

Таблицей задают перечень индексированных входных, режимных и выходных параметров (Т1, Т2, Р1, Р2 и т.д.), намеченного для автоматизации технологического объекта, указываются их номинальные значения.

После выбора регулируемых и регулирующих параметров выбирают параметры, подлежащие измерению (параметры, входящие в уравнение материального или энергетического баланса), регистрации (параметры, необходимые для расчета технико-экономических показателей работы цеха, подстройки регуляторов и т.п.), сигнализации и так далее.

Для выбранных параметров определяют требуемую точность измерения и регулирования, указывают диапазон их возможного изменения. Результаты заносят в таблицу (табл. 1).

						Таблица 1
		Заказная спецификация приборов и средств автоматизации
	№	Наименование, техническая характеристика		Тип и марка		Кол-во
	п/п	приборов и средств автоматизации		прибора
	1		2	3		4
	1а	Термопреобразователь сопротивления, по-		ТСМ-0193-250		1
		гружаемый, НСХ 50М, класс допуска В,
		монтажная длина 250 мм. ПГ «Метран», г.
		Челябинск.
	1б	Измерительный прибор аналоговый, пока-		А100-Н-221		1
		зывающий, предел допускаемой основной
		приведенной погрешности ± 0,5 %. Выход-
		ной сигнал 4…20 мА. Первый канал: шкала
		–50…50 °С, НСХ 50М.
		ПГ «Метран» г. Челябинск.
	2а	Преобразователь термоэлектрический, НСХ		ТХА Мет-ран-		1
		К(ХА), длина монтажной части 160 мм,		201-01-160-2-1
		класс допуска 2, количество чувствительных
		элементов 1. ПГ «Метран» г. Челябинск.
	2б	Измерительный прибор аналоговый, пока-		А100-Н-111		1
		зывающий, регистрирующий, предел допус-
		каемой основной приведенной погрешности
		± 0,5 %. Выходной сигнал 4…20 мА. Первый
		канал: шкала 0…400 °С, НСХ К (ХА). ПГ
		«Метран» г.Челябинск.
	3а,	Преобразователь	избыточного давления,	Метран-43-Ех-		2
	10а	0…630 кПа, аналоговый, предел допускае-		ДИ-3141-01-0,5
		мой основной	приведенной погрешности	%- 630 кПа-
				4…20 мА
		«Метран» г. Челябинск.

14

Контрольные вопросы

1. Что включает описание федеральной системы технологического процесса?

2. Какие объекты существуют в системе ЛДЦБП?

3. Приведите пример описания технологического процесса.

Л3. Архитектура автоматизированных систем (АС)

Единый центр оперативного управления, оснащенный автоматизированной системой диспетчерского управления (SCADA-системой), должен осуществлять решение таких задач, как

–оперативный мониторинг производственного и технологического процессов, осуществляемый в реальном масштабе времени;

–получение и обработка технологических, производственной информации и указаний (заданий) от верхнего (стратегического) звена управления предприятием;

–оперативное корректирующее управление материальными и энергетическими потоками в соответствии с изменениями производственной ситуации и указаниями вышестоящего уровня управления;

–оперативное корректирующее управление запасами и производственными ресурсами;

–мониторинг и управление качеством производства;

–контроль и, при необходимости, корректирующее воздействие по управлению отдельными, наиболее важными технологическими установками (рабочими центрами);

–прогностический анализ возникновения сбоев, отказов и аварийных ситуаций и формирование демпфирующих корректирующих управлений;

–автоматизированное накопление и хранение производственного опыта в информационном хранилище и т.п. Решение этих задач должно поддерживаться продуманной на стадии проектирования архитектурой интегрированной информационной системой.

Архитектура информационной системы (в том числе и автоматизированной, далее АС) характеризует ее общую логическую организацию, программно-аппаратное обеспечение, описывает методы кодирования и определяет интерфейс пользователя с системой.

15

Стандарт ISO 15704 определяет архитектуру отдельной информационной системы как "описание (модель) основного взаиморасположения и взаимосвязей частей системы (будь то физический или концептуальный объект/ сущность)".

Стандарт выделяет следующий тип архитектуры информационной системы, ответственной за интеграцию предприятия.

Архитектура системы (тип 1), должна быть ответственна за конструирование некоторой системы, в частности, компьютерной системы контроля и управления, как части интегрированной системы предприятия в целом. При разработке архитектуры АС следует выделять точки зрения (взгляд) заказчика (совокупность архитектурных представлений) на проект и взгляд исполнителя. Центральной частью таких представлений у исполнителя является разработка пользовательского интерфейса.

При разработке архитектуры пользовательского интерфейса проекта АС следует описать ее IT-профиль (ГОСТ Р ИСО/МЭК ТО 10000-3-99 «Информационная технология. Основы и таксономия международных стандартизованных профилей. Часть 3: Принципы и таксономия профилей среды открытых систем (эталонная модель среды открытых систем OSE/RM)»). Профиль это набор стандартов, ориентированных на выполнение конкретной задачи (АС). Основными целями применения профилей являются снижение трудоемкости проектов АС; повышение качества компонентов АС; обеспечение расширяемости АС по набору прикладных функций и масштабируемости; обеспечение возможности функциональной интеграции задач, которые раньше решались раздельно; обеспечение переносимости прикладного программного обеспечения. Выбор стандартов и документов для формирования профилей АС зависит от того, какие из этих целей определены приоритетными. На стадиях жизненного цикла АС выбираются и затем применяются следующие основные функциональные профили:

–профиль прикладного программного обеспечения;

–профиль среды АС;

–профиль защиты информации в АС;

–профиль инструментальных средств, встроенных в АС.

Основными целями применения профилей при создании и применении АС являются:

16

–снижение трудоемкости, длительности, стоимости и улучшение других технико-экономических показателей проектов АС;

–повышение качества разрабатываемых или применяемых покупных компонентов и АС в целом при их разработке, приобретении, развитии и модернизации;

–обеспечение расширяемости АС по набору прикладных функций и масштабируемости в зависимости от размерности решаемых задач;

–обеспечение возможности функциональной интеграции в АС задач, ранее решавшихся раздельно;

–обеспечение переносимости прикладного программного обеспечения между разными аппаратно-программными платформами.

Функциональные профили АС должны включать в себя гармонизированные базовые стандарты. При использовании функциональных профилей АС следует иметь в виду также согласование (гармонизацию) этих профилей между собой. Необходимость такого согласования возникает, в частности, при использовании стандартизованных API-интерфейсов, в том числе интерфейсов приложений со средой их функционирования, интерфейсов приложений со средствами защиты информации.

Нормативные документы, регламентирующие жизненный цикл АС и ее профилей, либо задаются директивно заказчиком, либо выбираются разработчиком в зависимости от характеристик проекта. Эти нормативные документы, адаптированные и конкретизированные с учетом характеристик проекта и условий разработки, составляют профиль жизненного цикла проектируемой АС. В этом профиле должен быть учтен набор этапов, частных работ и операций, связанных с разработкой и применением профилей АС, специфицирующих ее проектные решения. При этом надо иметь в виду итерационный характер формирования и ведения профилей конкретной АС в течение ее жизненного цикла, связанный, как с итерациями самих процессов проектирования, так и с сопровождением системы в процессе эксплуатации.

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) (рис.3).

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.

Наиболее актуальными прикладными программными системами АС

17

являются открытые распределенные АС с архитектурой клиент-сервер. Именно такими являются практически все современные SCADA системы, использующие стандарты ОРС. Стандарты ОРС – это стандарты подключаемости компонентов АС. Они разработаны с целью сокращения затрат на создание и сопровождение приложений промышленной автоматизации. Их применение при проектировании архитектуры АС решает вопросы обмена данными с устройствами разных производителей или по разным протоколам обмена данными.

Приложения: SCADA, HMI, СУБД

Интерфейс приложения с платформой

Системный Коммуникационный Информационный Человеко-машинный

			Платформа	сервисов	ПО		Обеспечение информзащиты
Сервисы	Сервисы	Сервисы	Сервисы	Сервисы	Сервисы	Сервисы
операционной	интерфейса	управления	машинной	обмена	инженерных	сетевого
системы	«человек-	данными	графики	данными	расчетов	обеспечения
	машина»					интранет

Интерфейс платформа ПО с внешней средой (полевым уровнем АСУ)

Внешняя среда (полевой уровень АСУ)

Информационное обеспечение Техническое об. Лингвистическое об. Программное об.

Рис. 3. Концептуальная OSE/RM модель ПО АС

Контрольные вопросы

1. Какие задачи должен решать центр оперативного управления? 2. Какие профили выбирают на стадиях жизненного цикла АС?

18

3.Что такое профиль? Основные цели применения профилей?

4.Для чего разрабатываются стандарты OPC?

4. Техническое задание на проектирование АС

Техническое задание формируется по результатам проведённого предпроектного исследования и разработки концептуальных решений АС. Разработка ТЗ ведётся в соответствии со стандартами:

ГОСТ 34.601-90. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания;

ГОСТ 34.602-89. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы.

Техническое задание на автоматизированную систему с учётом требований ГОСТ 34.602-89 содержит следующие разделы:

–общие сведения;

–назначение и цели создания (развития) системы;

–характеристика объектов автоматизации;

–требования к системе;

–состав и содержание работ по созданию системы;

–порядок контроля и приемки системы;

–требования к составу и содержанию работ по подготовке объекта автоматизации к вводу АС в действие;

–требования к документированию;

–источники разработки;

–приложения.

Взависимости от вида, назначения, специфических особенностей объекта автоматизации и условий функционирования системы допускается оформлять разделы ТЗ в виде приложений, вводить дополнительные, исключать или объединять подразделы ТЗ.

ТЗ должно соответствовать современному уровню развития науки и техники, максимально точно отражать цели, замысел и требования к создаваемой системе и при этом не ограничивать разработчика в поиске и реализации наиболее эффективных технических, технико-экономических и других решений. В соответствии с ГОСТ 34.601-90, после согласования с Заказчиком, выполняется разработка, оформление, согласование и утверждение Технического задания на АС (при необходимости – на части АС). Данный стандарт также определяет состав участников проектирования и реализации проектных решений, которые участвуют в составлении и (или) согласовании ТЗ. В самом общем случае к ним относятся:

19

–организация-заказчик (пользователь), для которой создаётся АС и которая обеспечивает финансирование, приёмку работ и эксплуатацию как по всей АС, так и по отдельным её компонентам;

–организация-разработчик (генпроектировщик), осуществляющая работы по созданию АС, представляя Заказчику совокупность научно-технических услуг на разных стадиях и этапах создания, а также разрабатывая и поставляя различные программные и технические средства АС. Данная (головная) организация может пользоваться услугами других организаций, работающих у неё на субподряде;

–организация-поставщик, изготавливающая и (или) поставляющая программные и технические средства по заказу Разработчика или Заказчика;

–организации, выполняющие строительные, электротехнические, сани- тарно-технические, монтажные, наладочные и другие подготовительные работы, связанные с созданием АС.

ГОСТ 34.602-89 устанавливает порядок разработки, согласования и утверждения ТЗ на создание (развитие или модернизацию) автоматизированных систем различного назначения, а также состав и содержание указанного документа независимо от того, будет ли она работать самостоятельно или в составе другой системы. В зависимости от условий создания системы возможны различные совмещения функций заказчика, разработчика, поставщика и других организаций, участвующих в работах по созданию АСУ.

ТЗ на АС разрабатываются на основании исходных данных. Это означает, что Заказчик должен предоставить исполнителю документацию на оборудование технологического процесса, существующие на предприятии АСУ.

Л5. Функциональные схемы автоматизации (ФСА) [2, 3]

5.1. Назначение функциональных схем

При проектировании систем автоматизации технологических процессов в лесохимической промышленности все технические решения по автоматизации агрегатов или отдельных участков технологического процесса отображаются на функциональных схемах автоматизации.

Схемы автоматизации являются основным техническим документом, которой определяет структуру и функциональные связи между технологическим процессом, приборами, средствами контроля и управления и отражает характер автоматизации технологических процессов.

20