Введение
Автоматизация предприятия – важнейший этап технологического развития человечества. Но для того, чтобы полноценно использовать системы автоматизации промышленного производства, необходимо точно и грамотно ставить задачи. [1]
АСУ ТП должна строиться в виде многоуровневой, территориально и функционально распределенной системы, состоящей из подсистем, согласованно управляющих всей совокупностью производственных процессов добычи, переработки и транспорта нефти и газа.
Уровни АСУ ТП
АСУ должна обеспечивать прозрачное взаимодействие различных уровней автоматизации[4]:
Нулевой уровень в архитектуре АСУ ТП реализует функции получения и первичного преобразования информации о протекании технологических процессов и об оперативном состоянии оборудования[2].
Первый уровень архитектуры АСУ ТП реализует функции регулирования, противоаварийной защиты и блокировок, в аппаратном плане этот уровень представлен ПЛК.
Второй уровень в архитектуре АСУ ТП реализует функции оперативного (диспетчерского) контроля и управления технологическими объектами.
Основные задачи АСУ ТП:
1. предупреждение аварийных ситуаций путем контроля параметров процессов, обеспечивающих функционирование объектов, и определения отклонений их текущих значений от нормативных;
2. непрерывность сбора, передачи и обработки информации о значениях параметров процессов, обеспечивающих функционирование объектов;
3. автоматизированное оповещение соответствующих работников, отвечающих за безопасность объектов;
4. документирование и регистрацию аварийных ситуаций, а также регистрацию действий операторов объекта.
В соответствии с ГОСТ 24.104 АСУ должна обеспечивать[3]:
1. Автоматизированный сбор и первичную обработку технологической информации;
2. Автоматический контроль состояния технологического процесса, предупредительную сигнализацию при выходе технологических показателей за установленные границы;
3. Управление технологическим процессом в реальном масштабе времени;
4. Представление информации в удобном для восприятия и анализа виде на цветных графических операторских станциях в виде графиков, мнемосхем, гистограмм, таблиц и т.п.
5. Автоматическую обработку, регистрацию и хранение поступающей производственной информации, вычисление усредненных, интегральных и удельных показателей;
6. Получение информации от системы противоаварийной защиты, сигнализацию и регистрацию срабатывания СПАЗ;
7. Контроль над работоспособным состоянием технических средств АСУТП, включая входные и выходные цепи полевого оборудования;
8. Подготовку исходных данных для расчёта материальных и энергетических балансов по производству, расчетов расходных норм по сырью, реагентам, энергетике;
9. Защиту баз данных и программного обеспечения от несанкционированного доступа;
10. Диагностику и выдачу сообщений по отказам всех элементов комплекса технических средств с точностью до модуля
Требования к функциям нулевого уровня АСУ ТП
На нулевом уровне АСУТП, устанавливаемых для контроля и управления технологическими объектами НГД, должны быть реализованы следующие функции[4]:
1. сбор, первичная обработка информации о состоянии объекта управления;
2. передача необходимых данных на вход вышестоящего уровня АСУТП;
3. приемка командных и настроечных сигналов от вышестоящего уровня;
4. передача данных самодиагностики устройств (для интеллектуальных устройств, поддерживающих технологии HART, Modbus, Profibus, Foundation Fieldbus и т.п.).
Для эффективного снижения возможности возникновения и последствий основного вида отказов АСУ ТП по причине нарушения питания, энергопитание КИП и А нулевого уровня АСУ ТП должно осуществляться через ИБП.
Требования к функциям первого уровня АСУ ТП
Основными требованиями, предъявляемыми к построению первого уровня АСУ ТП и определяющими его функциональные возможности, являются:
1. получение и обработка информации с нулевого уровня АСУ ТП;
2. выработка управляющих воздействий в целях выполнения функций автоматического регулирования и противоаварийной защиты;
3. передача управляющих воздействий (командных и настроечных сигналов) на нулевой уровень АСУ ТП и контроль их исполнения;
4. использование резервированных контроллеров для реализации наиболее ответственных (или всех) функций;
5. обмен данными со вторым уровнем АСУ ТП;
6. получение данных от системы ПАЗ (при ее наличии) и регистрация ее срабатывания;
7. локальное и дистанционное конфигурирование и диагностика оборудования.
Выбор конкретного варианта структуры первого уровня АСУ ТП, распределение функциональных задач по её узлам и выбор типа (протокола) сети передачи данных проводится при проектировании определённой системы с учетом принятого класса системы, состава технологических объектов и требований к объемам их автоматизации.
Системы, относящиеся к перспективному классу, дополнительно должны включать следующие функции:
1. контроль состояния инженерных сетей с помощью балансных моделей;
2. многоконтурное управление процессом отделение пластовой воды от нефти;
3. управление конфигурацией потоков;
4. оперативный контроль энергопотребления работы технологического оборудования.
Требования к функциям второго уровня АСУ ТП
Второй уровень АСУ ТП должен обеспечивать автоматизированный контроль и управление группой взаимосвязанных ТО. Основной задачей создания и функционирования второго уровня АСУ ТП является обеспечение взаимодействия нижних уровней АСУ ТП с системами производственно-технологического управления [4].
Второй уровень АСУ ТП должен обеспечивать типовые функции:
1. регулярного круглосуточного контроля (мониторинга) состояния основных технологических агрегатов и установок;
2. приема и передачи сигналов о возникновении таких ситуаций или событий, требующих в дальнейшем вмешательства работников более высокого уровня управления;
3. обработки информации, поступающей с технологических объектов или с нижнего уровня АСУ ТП, включая её проверку на достоверность, взаимную увязку и т. п.;
4. координации функционирования взаимосвязанных технологических объектов (аппаратов, установок); управления потоками и режимами работы оборудования на объекте с учётом приоритетов соответствующих задач и сигналов;
5. ведения архивов данных о ходе процессов, изменениях параметров, событиях и действиях работников;
Информационные и вспомогательные функции второго уровня АСУ ТП должны выполняться с помощью программных средств обработки данных, построенных на стандартных языках высокого уровня.
Заключение
В заключение стоит отметить, что автоматизированная система управления технологическими процессами — это совокупность аппаратно-программных средств, которые осуществляют контроль и управление производственными и технологическими процессами, поддерживают обратную связь и активно воздействующих на ход процесса при отклонении его от заданных параметров, а также обеспечивают регулирование и оптимизацию управляемого процесса. АСУ ТП — это сложная система состоящая из уровней, к которым предъявляются определенные требования.