Тверской Ю.С. (ред.) Управление в технических системах

Подождите немного. Документ загружается.

Стадия

функционального

проектирования

Стадия

конструкторского

проектирования

Стадия

ввода

в действие

Начальная

стадия

работ

Предконтрактные работы:

– проведение конкурса по выбору базового ПТК;

– технический аудит ПТК;

–

принятие решения по базовому ПТК АСУТП

Предпроектные исследования, разработка концепции

АСУТП и технических требований

Разработка технического задания на АСУТП

Разработка проекта технической структуры:

− принципиальных электрических схем;

− монтажно-установочных чертежей;

− кабельных журналов;

− заказных и рабочих спецификаций и др.

Разработка алгоритмов реализации функций АСУТП

и прикладного ПО:

– алгоритмических схем (программ)

контроллеров;

– оперативной базы данных АСУТП;

–

операторского интерфейса;

Разработка общесистемных решений по АСУТП:

– определение технической структуры;

– распределение входных сигналов (датчиков) и

исполнительных устройств по контроллерам ПТК

Работы по вводу АСУТП в эксплуатацию:

− монтаж технических средств АСУТП;

− предпусковые и пусконаладочные работы;

− режимная наладка АСР (с гарантированной

технологической работоспособностью);

− испытания и передача АСУТП в опытную и

промышленную эксплуатацию и др..

Полигонные испытания ПТК и АСУТП

Изготовление и поставка технических средств

(включая ПТК)

Рис.2.1. Технология создания АСУТП на базе ПТК

2.2. Подготовка к дипломному проектированию

Дипломное проектирование по возможности должно быть

максимально приближено к реальному проектированию АСУТП.

Поэтому необходимо провести обследование

автоматизируемого объекта, включая сбор сведений о

зарубежных и отечественных аналогах.

Перед началом преддипломной практики дополнительно к

общей программе практики (прил. 1) студент получает от

руководителя дипломного проекта развернутое задание, в

котором детализируются вопросы предпроектной стадии с

учетом особенностей технологического объекта управления и

задач разрабатываемой АСУТП или ее подсистем.

Задание на практику должно быть увязано с темой

дипломной работы и содержать календарный план выполнения

основных этапов практики, таких как: изучение объекта

автоматизации с использованием специальной технической

литературы, отчетов по НИР и ОКР; постановка целей и задач

НИР и ОКР; изучение или разработка методики

экспериментальных исследований; вопросы математического

моделирования; подготовка и проведение промышленного

эксперимента; изучение новых технических средств;

метрологические вопросы и т.п. Вопросы экономического

обоснования разрабатываемой (модернизируемой) АСУТП в

целях конкретизации задания по экономической части проекта и

вопросы БЖД, экологической защиты окружающей среды

согласуются с консультантами соответствующих частей проекта

(работы).

2.3. Рекомендации по разработке концепции АСУТП

По результатам предварительной стадии дипломного

проектирования рекомендуется разработать концепцию

проектируемой АСУТП.

Под концепцией понимается наиболее общая руководящая

система взглядов на конечный облик модернизируемого

(создаваемого) энергетического объекта и на технологию

создания АСУТП (перехода от существующей СКУ к новой

АСУТП).

Концепция в концентрированном виде отражает взгляды

разработчика на создаваемую АСУТП и содержит следующие

основные положения (рис. 2.2).

Оценка текущего состояния

системы управления энергоблока

Анализ технологического

оборудования

Анализ реализованных

функций АСУТП

Анализ технических

средств АСУТП

Анализ источников

информации

Анализ исполнительных

устройств

Определение облика

модернизированной АСУ энергоблока

Формирование

принципов

организации

технической

структуры

Формирование

функциональной

структуры

новой АСУТП

Формирование

специальных

технических

требований к

ПТК АСУТП

Определение технологии модернизации

АСУТП энергоблока

Определение

состава заменяемых

технических средств

и общей границы

модернизации АСУ

Определение работ по

подготовке технологического

оборудования, датчиков и

исполнительных устройств к

функционированию в новой

АСУТП

Определение этапов

работ по

модернизации и

ориентировочных

сроков их выполнения

Рис.2.2. Содержание концепции модернизации АСУТП мощных энергоблоков

При разработке концепции модернизации АСУТП мощных

энергоблоков требуется рассмотреть:

• технологические основы модернизации АСУТП

энергетического объекта, включающие в себя краткую

характеристику оборудования, технологические особенности

управления основными режимами и направления

совершенствования существующей системы управления;

• оценку текущего состояния действующей СКУ

энергетического объекта, включающую оценку состояния

технических средств автоматизации и полноту реализации

функций системы;

• основополагающие решения по создаваемой АСУТП

энергетического объекта, определяющие цели модернизации,

функциональную и техническую структуру новой системы

управления;

• технологию модернизации СКУ энергетического объекта,

определяющую последовательность работ по созданию

полномасштабной АСУТП.

При разработке концепции модернизации СКУ необходимо

учитывать опыт эксплуатации существующей системы

управления энергетического объекта; требования,

направленные на расширение функциональных возможностей

системы управления энергетического объекта, и потенциальные

возможности базового ПТК.

2.4. Рекомендации по разработке технического задания

на АСУТП автоматизируемого объекта

2.4.1. Характеристика содержания технического задания

Техническое задание (ТЗ) – это документ, определяющий

основные требования к АСУТП и порядок ее создания или

модернизации (в том числе порядок сдачи –приемки системы

при вводе ее в действие).

Техническое задание на АСУТП содержит следующие

разделы:

1) общие сведения;

2) назначение и цели создания (развития) системы;

3) характеристика объектов автоматизации;

4) требования к системе;

5) состав и содержание работ по созданию системы;

6) порядок контроля и приемки системы;

7) требования к составу и содержанию работ по подготовке

объекта автоматизации к вводу системы в действие;

8) требования к документированию;

9) источники разработки.

В зависимости от вида, назначения, специфических

особенностей объекта автоматизации и условий

функционирования системы допускается оформлять ТЗ в целом

или его отдельные разделы в виде приложений, вводить

дополнительные подразделы, исключать или объединять

подразделы ТЗ.

Техническое задание на АСУТП рекомендуется согласовать

с руководителем преддипломной практики от предприятия, где

руководитель выступает в роли заказчика АСУТП, а студент в

роли исполнителя (разработчика АСУТП). Допустимо вносить

изменения в ТЗ на АСУТП до начала проектирования при

согласовании с руководителем дипломного проекта. При

разработке технического задания следует в части общих

требований избегать дублирования положений нормативных

документов и ограничиться соответствующими ссылками.

Положения ТЗ должны быть изложены кратко и однозначно

с учетом специфики рассматриваемого объекта автоматизации.

Объем ТЗ, как правило, не должен превышать 5 – 7 страниц в

основной части пояснительной записки (вспомогательные

материалы следует вынести в приложения).

2.4.2. Рекомендации по разработке PI-диаграмм

Наиболее информативной частью описания объекта

автоматизации в составе ТЗ служат технологические схемы или

PI-диаграммы. Термин «PI-диаграмма» является сокращением

английских слов: Pipeline – трубопровод; Instrumentation –

оснащение измерительной аппаратурой и приборами.

С учетом того, что на PI-диаграмме отображаются все

контролируемые технологические параметры (датчики) и

исполнительные устройства (в том числе запорная и

регулирующая арматура), соответствующие листы

обязательно включаются в состав графического материала

по дипломному проекту (дипломной работе).

При этом именно в ходе разработки PI-диаграмм

принимаются основные решения в части технологического

процесса, направлений материальных и энергетических потоков,

расположения основного и вспомогательного оборудования,

запорной и регулирующей арматуры, определение параметров

материальных сред, диаметров и материалов трубопроводов и

многое другое. Одновременно с перечисленными факторами

при разработке PI-диаграммы принимаются все основные

решения в части нижнего («полевого») уровня системы

управления объектами ТЭС, а именно месторасположение

отборов первичных датчиков технологических параметров;

месторасположение приводов запорной и регулирующей

арматуры; участие конкретного элемента в тех или иных задачах

управления (технологические защиты, технологическая

сигнализация, автоматическое регулирование и др.);

кодирование трубопроводов, датчиков и исполнительных

устройств (в соответствии с принятой для данного объекта

системой кодирования). Кроме того, разработка PI-диаграмм

является одной из самых ответственных интегрирующих

процедур, объединяющей усилия проектировщиков разных

специальностей. На основании PI-диаграмм далее составляются

перечни контролируемых технологических параметров

(датчиков) и управляемых исполнительных устройств.

При кодировании элементов на PI-диаграммах допускается

использовать систему кодирования, применяемую на

конкретном энергетическом объекте. При этом следует

учитывать сложившуюся в настоящее время в энергетике

практику применения систем кодирования: на всех новых

энергетических объектах применяется система KKS; на

модернизируемых энергетических объектах используются, как

правило, две системы кодирования – система, применяемая на

объекте до модернизации, и система KKS.

2.4.3. Рекомендации по определению требований

к системе

Основной частью технического задания является

разработка требований к АСУТП. В дипломном проекте

разрабатываются исключительно требования в объеме

разрабатываемой (исследуемой) подсистемы АСУТП,

позволяющие реализовать весь комплекс возлагаемых на

подсистему задач.

Раздел «Требования к системе» состоит из следующих

подразделов:

1) «Требования к системе в целом»;

2) «Требования к функциям (задачам), выполняемым

системой»;

3) «Требования к видам обеспечения».

В подразделе «Требование к системе в целом»

рекомендуется определять следующие требования:

- требования к структуре и функционированию АСУТП;

- требования к надежности;

- требования по обеспечению безопасности при монтаже,

наладке, эксплуатации, обслуживании и ремонте

технических средств системы;

- требования к эргономике и технической эстетике;

- требования к защите информации от несанкцио-

нированного доступа;

- требования к сохранности информации;

- требования к защите от влияния внешних воздействий;

- требования к быстродействию системы;

- требования к кодированию информации;

- требования по диагностированию технических средств

системы;

- требования по взаимодействию с внешними системами;

- требования к функциональному резерву;

- требования по организации питания, заземления и

прокладке кабелей.

Большая часть требований к системе в целом определена

действующими ГОСТами и отраслевыми стандартами (ОС).

Поэтому в дипломном проекте (работе) следует приводить по

изложенным позициям только особые требования, отражающие

специфику разрабатываемой системы.

В подразделе «Требования к функциям (задачам),

выполняемым системой» рекомендуется привести перечень

функций (задач) по следующим группам, таким как:

- информационные функции;

- управляющие функции;

- сервисные функции (регистрация сигналов, архивация,

протоколирование и др.).

В состав функций следует включать только такие задачи,

которые будут проработаны в дипломном проекте.

К информационным функциям относятся:

- сбор и первичная обработка информации;

- оперативный контроль оборудования;

- технологическая сигнализация;

- расчет и анализ технико-экономических показателей;

- анализ действия защит;

- контроль вибрации турбогенератора и механизмов

собственных нужд;

- контроль выбросов загрязняющих веществ в атмосферу;

- техническая диагностика тепломеханического

оборудования;

- контроль качества автоматического регулирования

технологических параметров и др.

Содержательная часть требований к реализуемым

информационным функциям должна быть подкреплена

дополнительными материалами (например, перечнем точек

контроля по автоматизируемому энергетическому объекту).

К управляющим функциям относятся:

- дистанционное управление;

- автоматическое регулирование;

- технологические защиты, блокировки и АВР;

- управление мощностью энергоблока;

- автоматическое регулирование тепловой нагрузки котла;

- функционально-групповое логическое управление;

- автоматизация настройки АСР и др.

Содержательная часть требований к управляющим

функциям должна быть подкреплена следующими

дополнительными материалами:

- перечнем исполнительных устройств, включая перечень

запорной арматуры с электроприводом, перечень

регулирующих органов с исполнительными механизмами

постоянной скорости (МЭО), перечень импульсных и

отсечных клапанов, перечень механизмов собственных

нужд энергоблока;

- перечнем технологических защит, блокировок и АВР;

- перечнем автоматических регуляторов;

- требованиями к показателям качества автоматического

регулирования;

- перечнем программ логического функционально-

группового управления (автоматический пуск – останов

оборудования, сложные технологические блокировки)

и др.

В подразделе «Требования к видам обеспечения» в

настоящее время принято определять следующие требования:

- требования к ПТК;

- требования к организационному обеспечению;

- требования к метрологическому обеспечению.

По требованиям к ПТК дополнительно могут быть

сформулированы:

- особые требования к аппаратным средствам ПТК

(аппаратные средства управляющего комплекса;

аппаратные средства информационно-вычислительного

комплекса; средства сетевого комплекса);

- особые требования к программному обеспечению ПТК;

- требования к составу и содержанию технической

документации на ПТК.

По требованиям к организационному обеспечению

указывают:

- требования к регламенту эксплуатации системы;

- требования к количеству и квалификации

обслуживающего персонала системы, режимам его

работы;

- требования к оснащению системы средствами обучения

оперативного персонала (тренажерными комплексами).

В целом состав требований к системе устанавливают в

зависимости от вида, назначения, специфических особенностей

и условий функционирования конкретной системы. В каждом

подразделе приводят ссылки на действующие стандарты и НТД.

2.4.4. Требования к метрологическому обеспечению

информационо-измерительных каналов

При разработки технического задания на АСУТП в

требованиях к метрологическому обеспечению приводят:

- перечень измерительных каналов;

- требования к точности измерений параметров и к

метрологическим характеристикам измерительных

каналов;

- требования к метрологической совместимости

технических и программных средств системы;

- перечень информационных каналов системы, для

которых необходимо оценивать характеристики

точности;

- вид метрологической аттестации (государственная или

ведомственная) с указанием порядка ее проведения.

Перечень контролируемых параметров и требования к

погрешности рекомендуется сформировать в виде таблицы. Для

основных параметров теплотехнического контроля

автоматизируемого объекта этот перечень не должен включать

в себя более 30÷50 измерительных каналов.

В целом по метрологии, стандартизации и сертификации в

ходе дипломного проектирования необходимо рассматривать

следующие вопросы:

- перечень входных информационных сигналов АСУТП;

- перечень выходных информационных сигналов АСУТП;

- требования к точности информационных каналов и

функциям;

- оценку точности измерительных каналов;

- составление спецификаций на ПСА измерительных

каналов;

- расчеты характеристик первичных измерительных

преобразователей.

2.5. Рекомендации по выбору базового ПТК АСУТП

На завершающем этапе начальной стадии дипломного

проектирования может возникнуть необходимость в

обосновании выбора базового ПТК для АСУТП.

ПТК характеризуется множеством параметров:

- К – множество параметров контроллеров;

- О – множество параметров рабочих станций и сетевых

средств;

- П – множество параметров, характеризующих

программные средства;

- Х – множество параметров, характеризующих степень

проработанности стандартных задач АСУТП;

- Ц – оценка стоимости ПТК.

Постановка задачи принятия решения по выбору ПТК имеет

вид Ц = min Ц

, i = 1, …, n при следующих ограничениях:

∈ { К

доп

}, О

∈{ О

доп

}, П

∈ {П

доп

}, Х

∈ {Х

доп

где К

доп

, О

доп

, П

доп

, Х

доп

– области допустимых значений

соответствующих групп параметров, которые определяются

техническими требованиями к АСУТП, т.е. будет выбран тот

ПТК, который сможет удовлетворять нашим требованиям и

иметь минимальную стоимость. Требования к ПТК должны быть

определены в концепции (п. 2.3) или в ТЗ на АСУТП (п. 2.4).

Методика сравнительного анализа ПТК включает в себя

этапы, на которых осуществляются следующие действия:

1) формируется множество практически значимых

параметров, характеризующих технический уровень ПТК

по каждой группе параметров (К

, О

, П

, Х);