Автор: АСУ ТП — автоматизированная система управления технологическим процессом. В этой статье мы разберемся с этими составляющими, функциями и задачами.
Что такое автоматизация
Автоматизация — это совокупность методов и средств, позволяющих управлять каким‑либо процессом без участия человека или с минимальным его участием. Она лежит в основе современных производственных и управленческих систем и помогает сделать процессы более эффективными, безопасными и предсказуемыми.
Автоматизированные и автоматические системы: в чём разница?
Ключевое различие между автоматизированными и автоматическими системами заключается в степени участия человека:
- Автоматизированные системы предполагают минимальное участие человека. Человек выполняет отдельные функции — например, принимает ключевые решения, контролирует работу системы или проводит техобслуживание.
- Автоматические системы функционируют полностью без участия человека. Все процессы управления выполняются автоматически на основе заложенных алгоритмов.
Цели автоматизации
Исключение или минимизация участия человека в управлении процессами преследует две группы целей:
- Улучшение технико‑экономических показателей:
- повышение качества функционирования объекта управления;
- снижение численности управленческого персонала;
- повышение качества управления.
- Улучшение социальных показателей:
- повышение безопасности объекта и предотвращение аварий;
- улучшение условий труда;
- повышение экологичности производства.
Эффект применения АСУ ТП
Внедрение автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) даёт целый ряд преимуществ:
- своевременный контроль за состоянием технологического процесса (ТП), оборудования и средств управления;
- увеличение срока службы оборудования и минимизация затрат на ремонт;
- снижение риска аварий;
- защита оборудования и персонала при угрозе аварии;
- исключение человеческого фактора;
- предоставление ретроспективной информации — анализ и оптимизация работы оборудования, планирование ремонта;
- улучшение экономических показателей работы объекта;
- обеспечение соответствия стандартам производства.
Функции АСУ ТП: аналогия со строением человека
Основа любого управления — информация. Для понимания можно провести аналогию и сопоставить АСУ ТП со строением человека:
- «Органы чувств» — датчики, предоставляющие исходные данные о состоянии процесса.
- «Руки, ноги, органы речи» — исполнительные устройства, совершающие действия на основе управляющих сигналов.
- «Мозг» — компьютер, который анализирует исходные данные и определяет последовательность действий.
Задачи АСУ ТП
Кратко, основные задачи системы АСУ ТП:
- Работу с данными — сбор, обработку, хранение и обмен с взаимосвязанными автоматизированными системами.
- Управление ТП — выработку, передачу, реализацию и контроль выполнения управляющих воздействий.
- Сигнализацию — реакцию на аварийные или нештатные ситуации.
- Визуализацию — реализацию человеко‑машинного интерфейса для оператора.
Детализация функций АСУ ТП
Из задач «вытекают» функции. Функции АСУ ТП можно разделить на три группы:
- Управляющие (работа с оборудованием):
- регулирование технологических переменных;
- однотактное управление операциями или аппаратами;
- программное управление группой оборудования;
- управление технологическими режимами или отдельными участками процесса;
- адаптивное управление объектом в целом.
- Информационные (работа с данными, сигнализация и визуализация):
- измерение и контроль технологических параметров;
- вычисление параметров процесса;
- формирование и предоставление данных оперативному персоналу;
- передача информации в смежные системы управления;
- оценка и прогноз состояния оборудования ТП и АСУ ТП.
- Вспомогательные (внутрисистемные, обеспечение работы АСУ ТП):
- хранение информации;
- самодиагностика системы.
Отличия АСУТП от офисных систем
АСУ ТП — это система реального времени. Она функционирует в едином темпе с управляемым технологическим процессом. Обработка информации должна производиться за определённый конечный период времени (время отклика), чтобы поддерживать постоянное и своевременное взаимодействие с процессом. Это отличает АСУ ТП от офисных информационных систем, где требования к скорости обработки данных менее жёсткие.
Еще одно важно отличие — это повышенные требования к надежности системы. Остановка завода намного более проблематична, чем остановка офиса.
Архитектура АСУТП
Программно‑технические средства АСУТП условно делятся на три уровня:
- Верхний уровень — средства визуализации, диспетчеризации, обработки и хранения (архивирования) данных. Здесь оператор взаимодействует с системой, получает отчёты и принимает решения.
- Средний уровень — средства для сбора и обработки информации от нижнего уровня, выработки управляющих сигналов по заранее разработанному алгоритму. Обычно это контроллеры и промышленные компьютеры.
- Нижний (полевой) уровень — контрольно‑измерительное оборудование и исполнительные механизмы. Сюда входят датчики, клапаны, насосы и другие устройства, непосредственно взаимодействующие с технологическим процессом.
Таким образом, автоматизация и АСУТП играют ключевую роль в современном производстве. Они позволяют повысить эффективность, безопасность и качество управления процессами, снизить затраты и минимизировать влияние человеческого фактора. Чёткая структура и многоуровневая архитектура делают такие системы гибкими и надёжными инструментами для решения самых сложных задач.
про архитектуру более подробно расскажу в следующих статьях.
