Проектирование АСУТП

 

Проектирование представляет собой сложный творческий процесс, направленный на создание или реконструкцию материальных объектов (предприятий, аппаратов и агрегатов, систем автоматического управления, приборов и т. д.). Проект — это комплекс технической документации, необходимой для строи­тельства, изготовления и пуска в эксплуатацию 'материального объекта, предназначенного для выпуска продукции с заданными показателями качества. Проект предприятия отрасли включает комплекс технической документации, в состав которой входят пояснительная записка и графический материал (чертежи, схемы, графики и т. д.).

Пояснительная записка содержит сведения и расчетные дан­ные по технологической, строительной, холодильной, энергетиче­ской частям, автоматизации, водоснабжению, канализации, отоп­лению и вентиляции, жилищному и культурно-бытовому строи­тельству, а также организации строительства.

Каждый проект предприятия содержит раздел автоматиза­ции технологических процессов. Проектная документация на си­стему автоматизации содержит графические материалы: струк­турные схемы контроля и управления; функциональные схемы, автоматизации; принципиальные электрические и пневматиче­ские схемы; схемы внешних соединений, чертежи общих видов щитов и пультов; монтажные схемы щитов и пультов. Эта до­кументация обеспечивает возможность заказа технических средств автоматизации, осуществление монтажных и наладоч­ных работ, эксплуатацию систем автоматизации, а также оцен­ку стоимости технических средств, их монтажа.

Задание на проектирование систем автоматизации технологических процессов содержит следующие данные: основание для проектирования; наименование предприятия и перечень автоматизируемых отделений, цехов, аппаратов и агрегатов; этапы проектирования; технологические схемы производства по отдельным видам продукции с перечней применяемого оборудования, а также коммуникаций для про­дукта, теплоносителя и т. д.; номенклатуру контролируемых и регулируемых технологических параметров с указанием их номинальных значений и допустимой точности измерения; материалы, содержащие математические модели статики и динамики объектов автоматизации, необходимые для расчета параметров систем автоматического управления, в частности максимальное значение регулируемой величины, величина перерегулирования, быстродействие, допустимая ошибка регулирования, запас устой­чивости по амплитуде, фазе и пр.; чертежи отделений и цехов с указанием места расположения технологического оборудова­ния и трубных коммуникаций, а также щитов и пультов управ­ления; чертежи автоматизируемого технологического оборудова­ния с конкретизацией мест установки технических средств авто­матизации; строительные чертежи отделений и цехов; схемы энергоснабжения, силового питания и управления электриче­скими двигателями; схемы водоснабжения и воздухоснабжения; особые условия (взрывоопасность, пожароопасность помещений и т. д.).

 

Разработка системы автоматизации производства начинается с разработки системного проекта. Фактически на этом этапе формулируется ответ на вопрос: «Что должна делать разрабатываемая система?» Именно здесь находится ключ к успеху всего проекта автоматизации. В практике создания больших программных систем известно немало примеров неудачной реализации проектов именно из-за неполноты и нечеткости определения системных требований. На этапе разработки системного проекта определяются:

- архитектура системы, ее функции, внешние условия ее функционирования, распределение функций между аппаратной и программной частями;

- интерфейсы и распределение функций между человеком и системой;

- требования к программным и информационным компонентам системы, необходимые аппаратные ресурсы, требования к базе данных, физические характеристики компонент системы, их интерфейсы;

- состав людей и перечень работ, имеющих отношение к системе;

- ограничения в процессе разработки (директивные сроки завершения отдельных этапов, объем имеющихся ресурсов, перечень организационных процедур и мероприятий, обеспечивающих защиту информации).

Системный проект строится на основе модели «как должно быть» и предполагает создание функциональной модели будущей системы в соответствии с одним из общепринятых стандартов, например, IDEFO или IDEF3), информационной модели, например в соответствии со стандартом IDEF1X, а также разработку технического задания на создание автоматизированной системы (например, согласно ГОСТ 34.602-89).

Используя системный проект осуществляют:

- составление перечня автоматизированных рабочих мест (АРМ) предприятия и способов взаимодействия между ними;

- анализ применимости существующих систем управления предприятиями для решения поставленных задач и формирование рекомендаций по выбору одной из таких систем;

- совместное с заказчиком принятие решения о выборе конкретной системы управления предприятием или разработке собственной системы;

- разработка требований к техническим средствам;

- разработка требований к программным средствам;

- разработка предложений по этапам и срокам автоматизации.

 

Разработка технического проекта включает два подэтапа:

1. Проектирование архитектуры системы, включающее разработку структуры и интерфейсов ее компонент (автоматизированных рабочих мест), согласование функций и технических требований к компонентам, определение информационных потоков между основными компонентами, выявление связей между ними и внешними объектами.

2. Детальное проектирование, включающее разработку специ­фикаций каждой компоненты, разработку требований к тестам и планаинтеграции компонент, а также построение моделей иерархии программных модулей и межмодульных взаимодействий и проектирование внутренней структуры модулей.

При этом происходит расширение системного проекта за счет:

- его уточнения;

- построения моделей АРМ, включающих подсхемы информационной модели и функциональные модели, ориентированные на эти подсхемы вплоть до идентификации конкретных сущностей информационной модели;

- построения моделей межмодульных и внутримодульных взаимодействий с использованием техники структурных карт.

В случае разработки собственной системы последующие этапы разработки являются традиционными: по спецификациям технического проекта осуществляется программирование модулей, их тестирование и отладка, а далее последующая комплексация в АРМ и в систему в целом.

Вопросы для самопроверки и темы для обсуждения

1. На какие три основные группы принято делить производства с точки зрения организации управления технологическими процессами? К какой группе относятся большинство предприятий мясной и молочной промышленности?
2. Особенности управления дискретными производствами.
3. Функции АСУТП. Состав модуля АСУТП нижнего уровня?
4. Разновидности АСУТП по способу реализации информационных и управляющих функций.
5. Почему на нижнем уровне АСУТП необходима организация сети, обеспечивающая обмен информацией в режиме реального времени? Какая архитектура сети позволяет выполнить это условие?
6. Что собой представляет автоматизированное рабочее место (АРМ)?
7. Поясните алгоритм проектирования функциональных схем автоматизации

Основная литература

1. Благовещенская М.М Информационные технологии систем
управления технологическими процессами. Учебник для вузов/М.М. Благовещенская, Л.А. Злобин. -М.; Высшая школа, 2005.-768с.

б) дополнительная литература

1. Евдокимова Г.М., Селевцов Л.И. Автоматизация производственных процессов в мясной и молочной промышленности. Учебное пособие - М.:Колос, 2000. - 240с.

1. Митин В.В. Автоматика и автоматизация производственных
   процессов мясной и молочной промышленности: учебник /В.В.
   Митин В.И. Усков. Н.Н. Смирнов. - М.: Агропромиздат, 1987. – 240 с.
2. Сердобинцев С.П. Автоматика и автоматизация производственных процессов в рыбной промышленности. Учебник - М.: Колос, 1994. - 335с.