Этапы разработки и внедрения АСУТП.

Создание АСУТП – это сложный процесс, который проходит через пять стадий: разработка технического задания, выполнение технического проекта, создание рабочего проекта, внедрение в производство и анализ функционирования АСУТП в производственных условиях. Проектирование АСУТП производится коллективом специалистов: технологов, электромехаников, программистов, экономистов, в котором специалисты по электроприводу играют заметную роль.

Разработка технического задания связана с целым рядом предварительных исследований, связанных с обследованием автоматизируемого технологического комплекса и проведением (при необходимости) предпроектных научно-исследовательских работ (НИР). Предметом НИР, прежде всего, является анализ техпроцесса как объекта управления с целью определения критериев функционирования системы управления с учётом изменяющихся ограничений. В рамках препроектных НИР разрабатываются предварительные варианты математических моделей техпроцесса и целевой функции системы управления с использованием теоретических и экспериментальных методов синтеза алгоритмов функционирования и управления.

На основании результатов предварительных исследований проводится эскизная проработка проекта будущей АСУТП. При этом разрабатываются основы функционально-алгоритми-ческой структуры системы, производится синтез основных алгоритмов управления и их экспериментальная проверка. Затем обосновывается выбор основных технических средств системы и предлагается их номенклатура, определяются задачи модернизации технологического оборудования в связи с совершенствованием техпроцесса благодаря его автоматизации, производится сравнение разрабатываемой АСУТП и её ближайших аналогов с целью более полного обоснования принятых технических решений.

В завершение предварительных исследований и разработок формируются основные положения технического задания, которые включают в себя полный перечень функций, реализуемых проектируемой системой: технико-экономическое обоснование её создания; виды и объёмы проектных и научно-исследовательских работ по проектированию, внедрению и анализу функционирования создаваемой АСУТП; план-график работ по монтажу, наладке и пуску автоматизированного комплекса.

На стадии выполнения технического проекта сначала производится системотехнический синтез АСУТП: разрабатывается функциональная структура системы с определением круга решаемых при проектировании задач; формируется перечень воспринимаемых входными модулями АСУТП сигналов и определяются их метрологические характеристики, формируются технические требования к устройствам контроля и регулирования технологических параметров, разрабатывается информационная и организационная структура системы.

Затем производится окончательный выбор технических средств, посредством которых строится АСУТП: определяется аппаратная часть центральной и локальных УВМ; выбираются измерительная аппаратура и приборы, предназначенные для производства измерений технологических параметров; разрабатываются устройства локальной автоматики и определяется состав исполнительных устройств технологического комплекса. В связи с этим выдаются задания на модернизацию отдельных технологических узлов автоматизируемого комплекса и на строительно-монтажные работы.

В порядке технического проектирования производится подготовка заявок на стандартное и нестандартное оборудование, поставляется смета на технические средства, необходимые для комплектования проектируемой АСУТП. Производится также расчёт ожидаемой технико-экономической эффективности и сравнительный анализ проектируемой АСУТП в сопоставлении с известными аналогами. Составляется её патентный формуляр.

На заключительной стадии технического проектирования проектируется специальное программное и информационное обеспечение АСУТП. В частности, разрабатываются полные наборы алгоритмов нормального функционирования системы в режиме реального времени и производится их экспериментальная проверка. Осуществляется разработка схем сбора и преобразования технологической информации. С другой стороны, разрабатывается инструментальное программное обеспечение, автоматизирующее создание прикладных управляющих программ вплоть до уровня САП.

Рабочее проектирование производится по материалам технического проекта. Его основной частью является разработка рабочей документации технического обеспечения АСУТП. При этом помимо рабочих чертежей составляется техническая документация: технические описания системы в целом и её составляющих частей, спецификации, инструкции по эксплуатации и другая документация, являющаяся неотъемлемой частью информационного обеспечения АСУТП.

В состав рабочего проекта входит также рабочая документация на программное обеспечение АСУТП, включая необходимое системное программное обеспечение и образцы управляющих программ. Программное обеспечение сопровождается соответствующим информационным обеспечением. Это инструкции по программированию, описания алгоритмов специального математического обеспечения, перечни и описания специализированных программ. В рамках рабочего проекта предоставляется полный комплект нормативно-справочной документации.

Внедрение новой АСУТП в производство осуществляется в следующем порядке:

1) аппаратная часть АСУТП устанавливается вблизи управляемого технологического комплекса и соединяется с ним линиями связи;

2) проводится комплекс организационно-технических мероприятий, в рамках которых производится необходимая модернизация технологического оборудования в целях адаптации его к автоматическому управлению, а также обучение ремонтно-эксплуатационного персонала;

3) производится наладка АСУТП, начиная с наладки её технических средств. Затем отрабатываются алгоритмы управления отдельными узлами и производственными модулями автоматизируемого комплекса, после чего совершается переход к отладке решения отдельных функциональных задач на базе всего технологического комплекса;

4) осуществляется опытная эксплуатация АСУТП. В этот период определяются эксплуатационные характеристики автоматизированного комплекса, производится дополнительная отладка технических средств и программного обеспечения, соответственно корректируется техническая документация.

В процессе наладки и опытной эксплуатации внедрение АСУТП в производство осуществляется поэтапно. Вначале АСУТП работает в режиме сбора данных, а управление технологическим процессом производится оперативным персоналом. В это время производится дополнительное изучение автоматизируемого техпроцесса и уточнение его математической модели.

Затем АСУТП переводится в режим советчика. При работе в режиме советчика задействованы алгоритмы управления техпроцессом, но вырабатываемые управленческие сигналы не реализуются, а выводятся в качестве рекомендаций оператору, управляющему техпроцессом. В этом режиме производится дополнительное изучение эффективности алгоритмов управления, реализуемых АСУТП, и их уточнение.

При достижении достаточной надёжности функционирования алгоритмов управления АСУТП переводится в режим непосредственного управления техпроцессом и опытная эксплуатация реализуется в полной мере.

Опытная эксплуатация завершается приёмо-сдаточными испытаниями, которые производятся по заранее разработанной и утверждённой в установленном порядке программе. По результатам опытной эксплуатации и приёмо-сдаточных испытаний производится доработка АСУТП перед передачей её в постоянную эксплуатацию. Последующий анализ функционирования АСУТП в производственных условиях позволяет определить реальную технико-экономическую эффективность автоматизированного технологического комплекса и наметить пути совершенствования АСУТП и автоматизированного техпроцесса.