Станислав Горобченко - Курс АСУ ТП непрерывных производств. Конспект лекций

Без АСУ ТП немыслим современный технологический процесс, эффективная работа непрерывных производств и систем безопасности. Благодаря АСУ ТП удается производить тысячи видов технологических продуктов, обслуживать десятки и даже тысячи технологических аппаратов, трубопроводов и систем. На современных химических, целлюлозно-бумажных, нефтехимических, нефтеперерабатывающих производствах и системах теплоэнергетики установлены десятки АСУ ТП, снабженных сотнями и тысячами единиц средств автоматизации.

Наш курс о том, что такое АСУ ТП, как профессионально строятся системы АСУ ТП, как работают системы, и что нужно знать, чтобы работать с ней и глубоко разбираться в вопросах, связанных с ее работой, включая ее выбор и применение технических средств автоматизации.

Курс предназначен для начинающих специалистов и студентов старших курсов "Автоматизированные системы управления технологическими процессами".

Задачей курса "Автоматизированные системы управления технологическими процессами Конспект лекций и карты памяти" является предоставление Вам цельного видения курса на основе конспекта лекций, прочитанных автором для старших курсов специальности 15.04.02 (Автоматизация технологических процессов и производств), и показ значимости отдельных модулей курса для работы специалистов по автоматизации. В описании модулей Вы увидите основные систематизированные и сжатые материалы, которые Вы должны достичь при изучении модулей, и которые должны будут Вам помочь в становлении Вас как профессионалов. Это особенно важно, когда Вы уже прошли обучение и теперь Вам нужно подняться над простым знанием того или иного предмета до его полноценного обобщения. Модуль построен на основе технологии сжатия данных, знаниевых материалов и системных (когнитивных) карт памяти.

Основные вопросы курса

ТЕМА 1. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Основные понятия и определения. Функции АСУ ТП. Состав АСУ ТП. Общие технические требования. Классификация АСУ ТП

ТЕМА 2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ СЕТЕВОЙ ТЕРМИНОЛОГИИ

Основные определения и термины. Преимущества использования сетей. Архитектура сетей. Выбор архитектуры сетей

ТЕМА 3. ПОСТРОЕНИЕ АСУ ТП НА БАЗЕ КОНЦЕПЦИИ ОТКРЫТЫХ СИСТЕМ

Особенности АСУ ТП. Работа сети. Описание уровней модели OSI. Взаимодействие уровней модели OSI.

ТЕМА 4. СЕТИ И СЕТЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ В АСУ ТП

Требования к сетям. Топология сети. Виды сетей. Топология типа "звезда".Кольцевая топология. Шинная топология. Выбор топологии. Древовидная структура локальной сети. Компоненты локальной сети. Состав локальной сети. Протоколы. Определение протоколов. Работа протоколов. Стеки протоколов. Сетевые архитектуры. Ethernet. Промышленные сети. Одноточечный режим передачи данных. Многоточечный режим передачи данных. HART – протокол. Сеть FoundationFieldbus. Сеть Profibus.

ТЕМА 5. ПОСТРОЕНИЕ АСУ ТП

Функциональные задачи АСУ ТП. Особенности ТОУ. АСУ ТП как система функциональных задач. Архитектура и схемы АСУ ТП. Задачи проектирования. Архитектура АСУ ТП. Функциональные схемы автоматизации.Монтажные схемы автоматизации.Мнемосхемы.ТСА и исполнительные устройства.

ТЕМА 6. ПРОГРАММИРУЕМЫЕ ЛОГИЧЕСКИЕ КОНТРОЛЛЕРЫ

Место программируемого контроллера в АСУ предприятия. Терминология технических средств. Структура ПЛК. Операционная система ПЛК. Выбор промышленных контроллеров.

ТЕМА 7. ОБЕСПЕЧЕНИЕ АСУ

Организационное обеспечение.Методическое обеспечение.Техническое обеспечение.Математическое обеспечение.Программное обеспечение.Информационное обеспечение. Лингвистическое обеспечение.Правовое обеспечение.Эргономическое обеспечение.

ТЕМА 8. СИСТЕМЫ ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ ЗАЩИТЫ В АСУ ТП

Необходимость применения противоаварийной защиты. Назначение системы безопасности непрерывных производств. Назначение системы ПАЗ в АСУ ТП. Обеспечение системы ПАЗ. Обеспечение надежности в системе ПАЗ.

ТЕМА 9. АСУ ТП В ЦБП

Роль АСУ ТП в ЦБП. АСУ ТП в целлюлозном производстве.АСУ ТП в бумажном производстве.

ТЕМА 10. АСУ ТП В ПРОМЫШЛЕННОЙ И ТЕПЛОЭНЕРГЕТИКЕ

АСУ ТП в энергетике. АСУ ТП в промышленной энергетике.АСУ ТП в тепловой энергетике.

ТЕМА 11. ВОПРОСЫ ЭФФЕКТИВНОСТИ АСУ ТП

Расчет затрат на проектирование АСУ.Критерии и показатели эффективности.Методика расчета эффективности АСУ.Расчетные формулы эффективности. Экономическая эффективность АСУ.Экологическая эффективность АСУ.Социальная эффективность АСУ.

Что такое ТОУ, АТК, АСУ ТП?

Технологический объект управления (ТОУ) – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства.

Рис. 1.1. Схема ТОУ

Пример ТОУ показан на рис.1.2.

Рис. 1.2. ТОУ – Котел

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) – человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием. АСУ ТП предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.

Рис.1.3. Общий вид мнемосхемы АСУ ТП непрерывного производства

ТОУ совместно с управляющей им АСУ ТП представляет собой автоматизированный технологический комплекс (АТК).

Рис. 1.4. Схема АТК

Их взаимосвязь на нижнем уровне АСУ ТП реализуется через взаимосвязь объекта регулирования и автоматического регулятора в контуре управления.

Рис. 1.5. Схема взаимодействия объекта регулирования и автоматического регулятора в контуре управления

Критерий управления АСУ ТП – это соотношение, характеризующее качество функционирования технологического объекта управления в целом и принимающее конкретные числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий. АСУ ТП производства обеспечивает оптимальное управление как всеми АТК и ТОУ, так и вспомогательными процессами, входящими в состав данного производства.