Проектирование АСУ ТП и внедрение: этапы и особенности

Проектирование АСУ ТП — сложный многоэтапный процесс, требующий высокой квалификации специалистов и строгого соблюдения отраслевых стандартов. Разберём кратко каждый этап проектирования АСУ ТП.

Проектирование АСУ ТП и внедрение, этапы.

Условно приведем этапы проектирования АСУ ТП ее создание и пусконаладку. В зависимости от сложности объектов последовательность этапов может меняться или этапы могут объединяться.

1. Сбор и изучение исходных данных

На первом этапе проектировщики собирают всю необходимую информацию о технологическом процессе, объекте управления и требованиях заказчика. На этом этапе «лучший друг» технолог, из которого необходимо извлечь всю информацию. Ключевые пункты сбора информации:

характеристики оборудования;
параметры технологических процессов;
действующие регламенты и стандарты;
особенности производственной среды;
требования к надёжности и безопасности.

2 Детализация технических требований

Для того, чтобы «узаконить» все действия, собранную информацию необходимо оформить в виде технического задания. Как пример, в ТЗ необходимо зафиксировать:

функциональные возможности системы;
требования к производительности и точности управления;
интерфейсы взаимодействия с операторами и другими системами;
критерии надёжности и отказоустойчивости;
условия эксплуатации.

Грамотно составленное ТЗ — основа успешного проектирования автоматизированных систем управления, а так же помогает отвечать на вопрос: «Почему именно так?».

3. Проектирование АСУ ТП, разработка проектно‑сметной документации

На основании ТЗ можно приступать к разработке проектной и/или рабочей документации. Формируется комплект документов, как пример в состоящий из:

структурные и функциональные схемы системы;
спецификации оборудования и ПО;
расчёты экономических показателей;
календарный план реализации проекта;
смету затрат на проектирование, монтаж и внедрение.

4. Составление перечня контролируемых переменных

На основе проектной документации определяются параметры, подлежащие контролю и управлению:

аналоговые сигналы (температура, давление, расход);
дискретные сигналы (состояния выключателей, клапанов, насосов);
расчётные параметры (КПД, производительность, энергопотребление);
аварийные и предупредительные сигналы.

5. Разбиение объекта на технологические участки

Этот этап, как правило выполняется вместе с 4м этапом. Когда идет сбор параметров, сразу объект делится на логически завершённые зоны, для каждой из которых:

выделяются ключевые переменные управления;
определяются взаимосвязи между участками;
формируются группы параметров для совместного контроля;
назначаются приоритеты управления.

6. Комплектация системы

Когда собраны все параметры, подобрано оборудование, осуществляется комплектация объекта. Подбор компонентов необходимо осуществлять с учётом:

технических требований и условий эксплуатации;
совместимости оборудования и ПО;
резервирования критических элементов;
перспектив модернизации;
стоимости и сроков поставки.

7. Создание базы данных

Разрабатывается структура хранения информации:

таблицы переменных процесса;
архивы исторических данных;
журналы событий и аварий;
справочники оборудования и персонала;
настройки алгоритмов управления.

8. Разработка интерфейса оператора

Включает три последовательных этапа:

создание статических элементов (мнемосхемы, панели управления, индикаторы состояния);
добавление динамических компонентов (тренды параметров, цифровые индикаторы, анимация оборудования);
разработка схемы переходов между экранами с логикой навигации и защитой от случайных действий.

9. Составление алгоритмов управления

Описываются правила принятия решений системой для всех режимов работы (включая аварийные):

алгоритмы автоматического регулирования;
последовательности пуска/останова оборудования;
стратегии реагирования на аварии;
процедуры диагностики неисправностей;
режимы ручного управления.

10. Верификация и документация

верификация базы данных (проверка корректности и полноты информации);
генерация печатных документов (протоколы испытаний, журналы настройки, акты приёмки);
разработка эксплуатационной документации (руководства оператора, инструкции по обслуживанию, регламенты проверок).

11. Тестирование системы

автономное тестирование (имитация сигналов, отладка алгоритмов, нагрузочные испытания);
монтаж оборудования (размещение шкафов автоматики, прокладка кабелей, настройка коммуникаций);
рабочее тестирование (калибровка каналов, синхронизация подсистем, оптимизация параметров).

12. Внедрение и пусконаладка

Финальный этап включает:

настройку параметров под реальные условия;
приёмо‑сдаточные испытания;
обучение операторов и обслуживающего персонала;
передачу документации заказчику;
оформление актов ввода в эксплуатацию;
организацию технической поддержки.

Список литературы (ключевые источники по теме: «Проектирование АСУ ТП»)

ГОСТ 34.601–90 «Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания». — М.: Издательство стандартов, 1991.
Клюев, А. С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов / А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровский. — 2‑е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1990. — 464 с.
Фёдоров, Ю. Н. Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка: учебно‑практическое пособие. — М.: Инфра‑Инженерия, 2008. — 928 с.
Парр, Э. Промышленные системы управления: введение в проектирование / Э. Парр; пер. с англ. — М.: Техносфера, 2007. — 688 с.
Терехов, В. А. Системы управления технологическими процессами: учебник для вузов / В. А. Терехов, Д. В. Тюкин. — СПб.: Лань, 2018. — 304 с.