что такое птк асу тп

Структурные особенности ПТК на базе единой цифровой сети

В статье рассматривается ПТК «Торнадо-N», разработку которого завершила компания «Модульные Системы Торнадо». Описывается технический функционал ПТК, обоснована возможность использования разработки для построения систем автоматизации больших объектов в теплоэнергетике.

ЗАО «МСТ», г. Новосибирск

Основой автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) являются программно-технические комплексы (ПТК). ПТК включают в себя следующие основные элементы: контроллеры, серверы, рабочие станции и т. д. Эти элементы составляют разные уровни и подсистемы, при этом связь между элементами на каждом уровне организована, как правило, по-своему. Обмен данными между устройствами в различных подсистемах распределенной АСУ обычно происходит только через сети вышестоящего уровня или другие промежуточные элементы.

Совершенно другие возможности открывает одноуровневая архитектура, при которой все элементы системы, включая и внутренние элементы контроллеров, объединены общей скоростной шиной. Таким образом, элементами ПТК становятся не контроллеры, а их составные части – УСО, процессорные устройства и другие интерфейсные устройства, входившие обычно в состав контроллера. Можно говорить о переходе от системы контроллеров к однородной среде управления. В качестве сетевой среды предлагается использовать локальную сеть Fast Ethernet. Такая структура ПТК позволяет любым устройствам в системе обмениваться данными напрямую, а не через сети вышестоящего уровня, как это организовано в большинстве современных распределенных СУ.

Именно по такому принципу построен новый ПТК «Торнадо-N», разработку которого завершила компания «Модульные Системы Торнадо». ПТК «Торнадо-N» построен на основе моносетевой архитектуры и может быть использован для построения систем автоматизации больших объектов в теплоэнергетике.

Модули MIRage-N используются в качестве УСО в составе ПТК «Торнадо-N» с интерфейсом Ethernet и выполняют следующие функции: электрическое сопряжение с полевыми устройствами посредством полевых кабелей, преобразование аналоговых сигналов в цифровую форму, преобразование управляющих воздействий в физические величины, нормирование и самодиагностику, проверку данных на достоверность и обмен информацией с устройством обработки.

В качестве устройств обработки в больших ПТК используются высокопроизводительные компьютеры, имеющие несколько портов Ethernet. Для построения эффективных, отказоустойчивых и высокопроизводительных структур требуется наличие у устройства обработки не менее четырех портов Ethernet. В ПТК «Торнадо-N» применяется промышленные компьютеры ARK-3382 фирмы Advantech. Устройства обработки в структуре ПТК «Торнадо-N» образуют дублированную структуру: один компьютер является рабочим, второй – резервным. Каждый компьютер имеет четыре независимых интерфейса Ethernet: один только для взаимодействия с УСО, второй для связи с верхним уровнем ПТК, третий из них используются как дублирующий для опроса блоков УСО и связи с верхним уровнем ПТК, четвертый – для обмена данными между рабочим и резервным компьютерами (рис. 2). Компьютеры синхронизированы, переключение с рабочего на дублирующий происходит безударно. Время переключения конфигурируется.

Объединение единой цифровой сетью всех элементов системы – это подлинно инновационный подход к проектированию АСУТП, дающий разработчику новую степень свободы. В результате возникает система, в которой реализованы все достоинства шины Fast Ethernet: универсальность; высокая производительность; малое и предсказуемое время прохождения сигнала; адресность передачи информации; простота настройки. Есть большая вероятность, что в будущем именно такая технология будет применяться наиболее широко для построения ПТК различных промышленных объектов.

Источник

Программно- технический комплекс в АСУ ТП

13 Программно- технический комплекс в АСУ ТП

Совокупность средств вычислительной техники, программно-вычислительного обеспечения и средств создания и заполнения машинной информационной базы при вводе системы в действие, достаточных для выполнения одной или более задач АСУ ТП (ГОСТ 34.003-90)

Смотреть что такое «Программно- технический комплекс в АСУ ТП» в других словарях:

Программно-технический комплекс (ПЖ) — Совокупность средств управляющей (вычислительной) техники, технических средств автоматизации, программного обеспечения, (в том числе и в виде программных средств), сервисного оборудования, ЗИП и комплекта эксплуатационной документации,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

программно-технический комплекс — 3.21 программно технический комплекс: Средство автоматизации в составе АСУТП, выполненное на микропроцессорной (процессорной) базе с установленным на нем программным обеспечением. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

ГОСТ 34.003-90: Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения — Терминология ГОСТ 34.003 90: Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Термины и определения оригинал документа: 1.1 автоматизированная система; АС: Система, состоящая из персонала и … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РД 34.35.414-91: Правила организации пусконаладочных работ по АСУ ТП на тепловых электростанциях — Терминология РД 34.35.414 91: Правила организации пусконаладочных работ по АСУ ТП на тепловых электростанциях: Автоматизированный контроль и учет дефектов монтажа, отказов систем, выполнения графика, оформление актов приемки и т.п. Задача АСУ ТП … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система автоматизированная управления технологическими процессам подстанции ЕНЭС (АСУ ТП ПС ЕНЭС) — 3.1.3 система автоматизированная управления технологическими процессам подстанции ЕНЭС (АСУ ТП ПС ЕНЭС) : Программно технический комплекс средств автоматизации подстанции, интегрирующий в своем составе подсистемы сбора и передачи информации с… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РД 153-34.1-04.504-01: Типовое положение о цехе автоматизированных систем управления технологическими процессами (тепловой автоматики и измерений) — Терминология РД 153 34.1 04.504 01: Типовое положение о цехе автоматизированных систем управления технологическими процессами (тепловой автоматики и измерений): 5 Автоматизированная система управления технологическими процессами Имеет в своем… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

система — 4.48 система (system): Комбинация взаимодействующих элементов, организованных для достижения одной или нескольких поставленных целей. Примечание 1 Система может рассматриваться как продукт или предоставляемые им услуги. Примечание 2 На практике… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО Газпром 2-2.3-141-2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения — Терминология СТО Газпром 2 2.3 141 2007: Энергохозяйство ОАО «Газпром». Термины и определения: 3.1.31 абонент энергоснабжающей организации : Потребитель электрической энергии (тепла), энергоустановки которого присоединены к сетям… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

техническое — 3.1.5 техническое диагностирование (диагностирование): Процесс определения технического состояния объекта технического диагностирования с определенной точностью. Результатом диагностирования является заключение о техническом состоянии объекта… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Источник

Немного о современных ПТК для автоматизированных систем управления

Технология полевых шин в свое время стала передовым решением, поскольку сняла вопрос о выборе структуры полевой сети, объединяющей контроллеры, модули ввода/вывода, датчики, исполнительные механизмы и другие элементы нижнего уровня АСУ ТП. Все они объединяются последовательными интерфейсами в пространственно распределенные цепочки, позволяющие экономить кабель. Однако существуют и другие принципы построения полевой сети, позволяющие повысить производительность и снизить время отклика системы, значительно улучшить показатели надежности без затрат на дополнительное оборудование. Наоборот, такая система использует меньше оборудования и по совокупности применяемых устройств дешевле, чем традиционная АСУ ТП. Московская компания «УМИКОН» около 30 лет разрабатывает интересное решение, позволяющее принципиально оптимизировать работу АСУ ТП, – измерительно-информационный и управляющий комплекс «УМИКОН», на базе которого можно построить децентрализованную систему передачи данных древовидной структуры. О сути данной системы, ее элементах, уникальном аппаратном обеспечении, разработанном для этого решения, беседуем с генеральным директором ООО «УМИКОН» Владиславом Лебедевым.

ООО «УМИКОН», г. Москва

ИСУП: Владислав Олегович! Для каких отраслей в первую очередь создавался ваш комплекс?

В. О. Лебедев: Он разрабатывался с 1990 го­да для построения АСУ ТП на объектах атомной промышленности, причем главным образом для нужд атомной химии – переработки сырья и т. д. Кроме того, на ба­зе данного ПТК строятся АСУ ТП на объектах «обычной» химической отрасли, энергетики, металлургии, обогатительной промышленности. Но это в любом случае резервированная, высоконадежная система для ответственных применений. Может быть, мы занялись ее разработкой из-за то­го, что костяк нашего коллектива составляют выходцы из МИФИ.

ИСУП: В каком состоянии вы поставляете систему (наличие всех компонентов, готовность, сборка на месте)?

В. О. Лебедев: Мы поставляем все элементы полностью: программную часть от технологических программ контроллеров до уровня АСУП (MES) включительно, компьютеры и АРМ, сетевое оборудование, а также контроллеры, шкафы и да­же пульты для АРМ. Всё оборудование в состоянии высокой готовности, сделано и отлажено по ТЗ заказчика (рис. 1).

Рис. 1. Готовый шкаф с оборудованием – элемент управляющего комплекса «УМИКОН»

ИСУП: Вы говорили об ответственных объектах, а для таких объектов безопасность играет ключевую роль. Отсюда вопрос: на ба­зе какой программной платформы работает ваше решение? И имеется ли веб-интерфейс?

В. О. Лебедев: Для верхнего уровня системы мы используем две платформы: Windows и Linux. Причем для АРМ в основном Windows, так как это наиболее популярное, часто встречающееся решение. А на нижнем уровне для контроллеров у нас есть собственная операционная система реального времени (ОС РВ).

С веб-интерфейсом всё не так однозначно. Он у нас имеется, однако мы с ва­ми говорим о высоконадежных и критически важных системах, а в них доступ к внешним сетям должен быть запрещен. В этом случае все преимущества веб-интерфейса исчезают, а недостатки – низкие скорость и надежность – остаются.

ИСУП: А что насчет аппаратного обеспечения? Есть ли у вас решения на отечественном «железе», например на «Эльбрусах»? Какие компьютеры используете, модули ввода/вывода, сетевое оборудование?

В. О. Лебедев: «Эльбрусов» мы по­ка не применяли, хотя в принципе, насколько я се­бе представляю, это должно получиться в АРМ, потому что они работают под ОС Astra Linux, под которой работают и на­ши АРМ. Да и в целом это рекомендованное государством решение, и, думаю, его время наступит в ближайшем будущем. Компьютеры для АРМ мы сами не делаем, используем как продукцию отечественных производителей, так и компьютеры Dell. Контроллеры же для системы мы используем только свои – собственной разработки и изготовления, а для нижнего уровня, как я уже говорил, с собственной ОС РВ.

ИСУП: А модули ввода/вывода – это продукция вашей разработки?

В. О. Лебедев: Да – полностью нашей разработки и изготовления, мы этим занимаемся с 2000 го­да. Сейчас в основном применяем модули серии «Ока» и новой серии «Зея». Данные модули ввода/вывода размещаются на DIN-рейке и содержат клеммные соединители, однако если серия «Ока» – это малогабаритные модули с клеммниками, то «Зея» – скорее клеммник с установленной на нем платой процессора на РСВ‑платформе (рис. 2).

Рис. 2. Модуль ввода/вывода «Зея» без корпуса

Но самое главное заключается в том, что любой наш модуль является законченным контроллером. Его можно подключить к компьютеру и получить с не­го готовые данные. Его можно запрограммировать, и он будет выполнять все алгоритмы сбора, обработки и анализа данных и выработки управляющих воздействий полностью, ему для этого не нужен внешний центральный процессор. Вы спрашивали о безопасности и надежности. Так вот: безопасность и надежность у нас во многом обеспечены благодаря архитектуре системы. Ведь практически во всех АСУ ТП есть центральный процессор, без которого модули ввода/вывода не работают. В такой системе, если ЦП или канал связи с ним выходят из строя, перестают работать все модули ввода/вывода, а значит, останавливает работу вся система. У нас совсем другой подход. В нашей системе любой модуль ввода/вывода может работать самостоятельно. И неважно, разнесены модули на километр или находятся рядом друг с другом (рис. 3).

Рис. 3. Модули ввода/вывода комплекса «УМИКОН» на DIN-рейках

При этом резервированные системы мы также строим с самого начала, причем можем реализовать не только дублирование, но и троирование, и резервирование большей кратности. Для атомной и химической промышленности это очень важно. Кстати, у нас есть специализированные модули, например, модуль управления стержнями атомного реактора или модуль интеллектуального управления приводом задвижки.

ИСУП: А можно ли модуль управления приводом задвижки использовать в ЖКХ? Я просто хочу понять, возможны ли для этих модулей более универсальные применения.

В. О. Лебедев: Они в основном сделаны для атомной и обычной химии, энергетики, металлургии и обогатительной промышленности. Но на самом деле ничто не мешает использовать их в ЖКХ. Просто на предприятия, например атомной отрасли, их уже поставлено несколько тысяч. На ТЭЦ их тоже эксплуатируют, просто меньшее количество, а также в системах водоснабжения и канализации городов. Но в сущности задачи и оборудование схожи – почему же не применить такие модули в других отраслях ЖКХ?

ИСУП: А можно ли вашу систему назвать (пусть с натяжкой) коробочным решением? Иными словами, если предприятие (водоканал, ТЭЦ) решило что-то автоматизировать у себя, оно может купить ваше оборудование, софт и построить систему для себя?

В. О. Лебедев: Может, конечно, почему нет? Главное, иметь специалистов, чтобы осуществить такую работу. А так, конструкция модульная, универсальная, масштабируемая, что хочешь, то и собираешь. Средства настройки и программирования полностью на русском языке, специальных знаний в области программирования не требуется.

ИСУП: В какую отрасль вам было бы интересней всего пробиться кроме атомной промышленности и химии?

В. О. Лебедев: В обычную энергетику более широко, в металлургию. Конечно, в нефтяную промышленность, хо­тя ту­да и трудно попасть (на самом де­ле нефтянка ничем не сложней, чем любая другая химия). В сферу ЖКХ тоже хотелось бы внедриться более широко, в частности, в такие области, как водоподготовка, водоотведение и учет потребления.

Рис. 4. Децентрализованная система древовидной структуры

ИСУП: А расходомеры и уровнемеры в данной системе тоже вашего производства?

В. О. Лебедев: Нет, КИП мы не делаем за исключением редких случаев. Но за­то наши модули ввода/вывода способны принять любые ти­пы электрических сигналов, которые в принципе существуют в природе, – как постоянного, так и переменного тока. А по точности они остаются непревзойденными. В Государственном реестре средств измерений указана точность наших модулей ввода/вывода – одна сотая процента (0,01 %), такой больше никто не добился. А ведь это указано в Госреестре, в реальности можно получить точность еще выше, потому что у нас чувствительность 3–4 мкВ при диапазоне модуля ±12 В. Это просто ни для кого недостижимо! При этом модули универсальные и хорошо защищены. При попадании 24 В и да­же 220 В их аналоговый вход не горит в отличие от модулей других производителей (включая известных), которые просто сгорают.

ИСУП: Расскажите, пожалуйста, об общем бюджете системы, стоимости аппаратной части и ПО.

В. О. Лебедев: Тут нам есть чем похвастаться, и прежде всего за счет возможностей наших модулей ввода/вывода и архитектуры. Модулям не требуются блоки предварительной защиты и развязки, о которых все производители скромно умалчивают, а ведь они стоят дороже самих модулей, причем существенно! Нашим модулям не нужны нормирующие преобразователи и т. д.

ИСУП: А почему нормирующие не нужны? Ведь конечное устройство может находиться на существенном расстоянии.

В. О. Лебедев: Не нужны, потому что сигнал вводится в модуль напрямую с термопары, термосопротивления, тензодатчика. Измерения при этом выполняются гораздо точней, чем с нормирующим преобразователем. А модуль ввода/вывода можно поставить прямо на агрегат. У не­го несколько каналов, в том числе для дискретных сигналов и каналов управления.

У нас сугубо распределенная система. Причем распределенная не только с пространственной, но и с функциональной точки зрения (рис. 4). В маленьком модуле ввода/вывода на 6–11 каналов заложены все регуляторы, вся логика. Соответственно для не­го не проблема отработать защиту за 5 мс или ПИД-регулирование за 5–10 мс. И если у вас будет тысяча контуров регулирования, то вся тысяча будет работать за пять миллисекунд. Любая централизованная система работает иначе, там такая скорость обработки данных просто невозможна для всех каналов.

ИСУП: Почему же другие компании не делают такие же модули ввода/вывода?

В. О. Лебедев: Понимаете, у нас каждый модуль содержит минимум два процессора. Их на­до запрограммировать, отладить, обеспечить интерфейс и т. д. На­до еще общую систему программирования сделать, чтобы всё взаимодействовало. На это уходит немало лет. В последние годы Советского Союза такие ве­щи начали делать, и мы, молодые инженеры, это видели. Но тогда эти разработки не успели довести до логического завершения – Союз рухнул, стало не до то­го. Мы же тогда уже закончили институт, некоторое время работали в нашей области и сумели понять, что и как на­до дальше делать. Вот уже около 30 лет этим решением занимаемся.

ИСУП: Получается, для вас масштаб системы не имеет фактического значения?

В. О. Лебедев: Да, всё верно. Благодаря нашей технологии сетевого обмена мы в состоянии строить очень мощные системы. Например, систему контроля временных сетей электроснабжения Зимних Олимпийских игр 2014 в Со­чи, созданную с применением как оптических, так и спутниковых линий связи. На основании полученного опыта в 2018 го­ду для освещения Чемпионата мира по футболу на нашем ПО и наших контроллерах верхнего уровня, собиравших данные как с наших модулей, так и с систем контроля электросети ведущих мировых производителей, бы­ла построена система мониторинга и диагностики электроснабжения телевещания. Это был мониторинг, который велся одновременно по всем 12 стадионам во всех 11 городах, работал как единая система. То есть примерно 200–300 миллисекунд составлял цикл опроса, прием, архивирование и представление 90 тыс. сигналов с каналов, распределенных по всей стране, которые можно бы­ло увидеть на каждом из стадионов и в центральном пункте. Ничего подобного никто даже близко не в состоянии сделать.

Беседовал С. В. Бодрышев,
главный редактор журнала «ИСУП».

Опубликовано в журнале ИСУП № 2(92)_2021

Источник

АСУ ТП

Функции и предназначение АСУ ТП

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими процессами, которая представляет собой совокупность технических и программных средств, позволяющая в автоматическом режиме управлять оборудованием на предприятиях промышленной сферы.

Она может быть составляющим элементом общей системы, обеспечивающей автоматизацию управления предприятием.

Как правило, данная система – это эффективное решение, автоматизирующее операции, как в целом всего производства, так и отдельного участка, который обеспечивает выпуск конкретного продукта.

«Автоматизированное» управление следует отличать от «автоматического», потому что для выполнения конкретных действий необходимо, чтобы участвовал человек, в частности, контролировал ход процесса, а также по той причине, что для некоторых операций крайне сложно и нецелесообразно автоматизировать.

На сегодняшний день автоматизированные системы управления используется практически во всех направлениях промышленной сферы. Сегодня можно разработать систему, которая автоматизирует разные процессы, в частности, выгрузку, прием, хранение, фильтрацию, переработку, измерение, дозировку и др. В зависимости от того, какие элементы входят в систему, определяются их возможности и уровень качества функционирования объекта, который был автоматизирован.

Назначение систем АСУ ТП

Использование данных решений позволяет:

В действительности рассматриваемые системы включают не только технические и программные средства. В их состав входят разные виды обеспечения, в частности, метрологическое, эргономическое, информационное, организационное. При автоматизации управлении значительно облегчается работа человека, когда требуется контролировать, стабилизировать, управлять процессами производства. Но данные системы не исключают человеческий фактор. Ответственные сотрудники должны отслеживать, чтобы оборудование, задействовало в процессе, работало нормально, осуществлять контроль параметров технологического процесса.

Аппаратные средства автоматизированных систем включают в себя такие составляющие:

Программным обеспечением АСУ ТП считаются такие составляющие:

К программному обеспечению также относятся такие средства, которые отвечают за то, чтобы технологические программы исполнялись, специальное ПО.

Использование автоматизированных систем решает сложные задачи, делает управленческую деятельность более гибкой и качественной.

Особенности структуры и функционирования

Управленческая система автоматизированного типа измеряет существующие параметры процесса, используя интеллектуальные средства, управляет этим процессом. Нижний и полевой уровни системы оснащены датчиками, полевыми приборами, исполнительными механизмами. Контролируемые параметры передаются датчиками в виде сигналов на контроллеры, которые считаются среднем уровнем автоматизированной системы. Данные промышленные контроллеры обеспечивают регулирование в автоматическом режиме, управление логическое и командное, запуск оборудования и приборов и их остановку, защиту, если произойдет авария, отключение. Данные от контроллеров поступают на сервера, станции инженерные и операторские, как верхний уровень управления. Их получает диспетчер.

Использование качественной автоматизированной управляющей системы необходимо для того, чтобы управлять процессами и контролировать их ход, проводить анализ и планировать работу, собирать, учитывать и хранить данные, обеспечить автоматическую защиту, мониторить и регулировать.

В обязанности сотрудника на должности диспетчера входит постоянно наблюдать за ходом производственного процесса, осуществлять дистанционное управление приборами. Верхний уровень должен обеспечивать формирование отчетности, обработку и архивацию данных на системном сервере. Диспетчер видит всю информацию, которую принимают станции, на мониторе в режиме онлайн. Данные в числовом и графическом выражении передается, как мнемосхема объекта управления, которой удобно пользоваться. На основании информации, поступившей на контроллер, осуществляется выработка управленческих сигналов, которые должны выполнять механизмы исполнительного типа. Также контроллер может различить, когда параметры, которые были заданы для конкретного процесса, выше или ниже предельных значений, подавая сигнал, иногда, чтобы исключить аварийную ситуацию, блокирует функционирование установки.

Использование автоматизированной системы управления позволяет значительно улучшить планирование, противоаварийный контроль и защиту, что позволяет сделать технологические процессы высококачественными. При помощи автоматизированной системы можно использовать ресурсы предприятия эффективнее и экономнее, повысить производительность труда, снизить затраты, повысить конкурентоспособность и получать максимальную прибыль. С внедрением системы управления увеличится выход продукции, стабилизируются показатели производства, снизятся материальные затраты, технологические режимы будут более рациональными и безопасными, показатели качества продукции повысятся.

Профессиональная разработка качественной и эффективной системы АСУ ТП

Наша компания специализируется на разработке АСУ ТП любой сложности. Квалифицированные специалисты обладают необходимыми знаниями и большой опыт в разработке производственных комплексов и отдельных установок. Обратившись к нам, каждый получает полный спектр работ, который начинается с разработки технического задания и заканчивается вводом системы в эксплуатацию. Мы гарантируем надежную работу системы автоматизации без отказов.

Прежде чем приступить к разработке систему автоматизированного управления, специалисты проведут исследование объекта, чтобы учесть все его особенности. Использование наших АСУ позволяет в короткие сроки получить высокую экономическую эффективность, затраты окупятся очень быстро. У нас можно заказать АСУ под ключ и отдельные виды работ.

Наши главные принципы в работе: все работы проводятся максимально качественно, выбираются надежные технические и программные средства, внедряются современные конструктивные и производственные решения.

Источник