Все о профессии инженер автоматизированных систем управления

Устройства верхнего уровня обеспечивают

• интерфейс оператора и инженеров подстанции;
• ведение архивов;
• формирование отчетов;
• анализ осциллограмм;
• удаленный доступ;
• обмен информацией с диспетчерским пунктом.

Структурная схема АСУ ТП подстанции приведена на рисунке 5. 

Системы мониторинга, управления и диагностики высоковольтного трансформаторного оборудования представлены подразделением GE Energy тремя торговыми марками: HYDRAN, Intellix, FARADAYtMEDIC.

Датчики системы HYDRAN (рисунок 6) представляют собой экономичное, но мощное устройство мониторинга трансформаторов.

Они обеспечивают в режиме реального времени измерение влаги и газов-индикаторов в трансформаторном масле. Опционально, в комплексе с внешними датчиками и математическими моделями трансформатора могут обеспечить мониторинг любого маслонаполненного электрооборудования с целью обнаружения зарождающихся повреждений.

Система мониторинга Intellix MO150 (рисунок 7) включает все необходимое для решения большинства преобладающих видов отказа оборудования: встроенную систему датчиков, модели для выполнения анализа и средства обработки данных. Она отличается большим количеством контролируемых параметров и большим количеством моделей диагностики. Например, используется модель износа изоляции, вычисляющая показатель износа в соответствии с указаниями IEEE или IEC, модель эффективности охлаждения, выполняющая мониторинг реальной эффективности системы охлаждения и другие.

Система мониторинга трансформаторов FARADAYtMEDIC наиболее полная и развитая система управления и диагностики трансформаторного оборудования. Эта система осуществляет комплексный мониторинг и интерактивную диагностику состояния при помощи набора датчиков, включая HYDRAN, а также обладает возможностью интегрироваться в системы автоматизации подстанций и обеспечивать связь с другими интеллектуальными электронными устройствами. Пакет FARADAY tMEDIC способен выполнять мониторинг и онлайновую диагностику, позволяя обнаруживать большую часть самых распространенных аварийных ситуаций — это помимо таких мгновенных катастрофических явлений, как удар молнии. В большинстве случаев обнаружение происходит еще до того, как агрегат подвергнется катастрофическому отказу; тем самым исключается дорогостоящая замена, затраты на ликвидацию последствий аварии и внеплановый останов. Раннее обнаружение потенциальных проблем с трансформатором является жизненно важным для продления срока службы ключевых трансформаторов, принося значительные деловые и эксплуатационные преимущества.

ООО «ЭНЕРГОКОНТРОЛЬ АВТОМАТИЗАЦИЯ» имеет возможность работы с каждым из описанных видов оборудования. На нашем предприятии предусмотрено обучения эксплуатационного персонала не только после монтажа на объекте, но и нашими специалистами на специальных учебных комплектах защит, размещенных в цехе.

Таким образом, современные средства релейной защиты GE Multilin, и средства мониторинга и автоматизации GE Energy, разработанные специально для применения в электроэнергетике, позволяют построить безопасную, надежную и экономически эффективную систему автоматизации практически для любого энергообъекта.

М. Ю. ФОМИН, начальник отдела маркетинга ЗАО «ЗЭТО».

Привычка №7 — Делиться своими знаниями

Как правило, от 20% до 30% всех контуров управления работают в ручном режиме. Это должно шокировать

Почему люди не увеличивают этот процент, почему не обращают внимание на это? Одной из причин может быть просто не понимание значения и важности этого. АСУ ТП не очень понятно для непрофессионалов. Мои родители, после того как платили в течениe 12 лет за мое обучение в колледже, до сих пор имеют смутное представление о том, кто такой инженер АСУ ТП на самом деле

Мои родители, после того как платили в течениe 12 лет за мое обучение в колледже, до сих пор имеют смутное представление о том, кто такой инженер АСУ ТП на самом деле.

Даже на предприятии имеется часто расплывчатые, «мистические» представления, связанные с инженерами АСУ ТП. Мы используем странную терминологию и говорим об абстрактных вещах, таких, например, как «динамика», «мертвое время» и «производная». Многих людей на предприятии темы, связанные с АСУ ТП, просто ставят в тупик. Делитесь вашими знаниями с ними, это увеличить ваше взаимопонимание и сделает вас и их более эффективными.

Для вашего собственного успеха, если люди поймут то, что вы делаете, они будут лучше понимать вашу пользу для предприятия и компании в целом. Очень трудно сократить кого-то, кто приносит много пользы!

В связи с тем, что многие люди на предприятии часто имеют очень ограниченные знания в области АСУ ТП, то даже если вы поделитесь небольшим количеством ваших знания в этой области с ними, это будет чрезвычайно полезно. Например, во время моей работы на заводе, мы часто использовали так называемые короткие тематические занятия. Они сопровождались простыми, одностраничными учебными пособиями. Таким образом, можно было провести короткое 3-х минутное занятие, например, по таким темам как:

• Что такое каскадное управление?
• Почему мы используем фильтры в наших измерительных приборах?
• Как проверить блокировку по превышению скорости?
• Как предотвратить налипание на клапане?

Всякий раз, когда меня вызывали ночью для решения проблемы, на следующий день я всегда создавал и проводил короткое тематическое занятие по предотвращению и решению данной проблемы в будущем. Я понял, что меня не будут вызывать в следующий раз по этой проблеме, если 10 других людей будут знать, как ее решить. Вы можете подойти к этому как формально, так и не формально, как пожелаете. Ключевым моментом здесь является то, что необходимо помочь распространить это знание среди большего количества людей.

Сферы применения

Автоматизированные системы нашли применение в различных производственных отраслях.

Применение АСУ отмечается в следующих сферах:

• машиностроение;
• нефте- и газодобыча;
• металлообработка;
• промышленность;
• электроэнергетика;
• сфера ЖКХ;
• автоматизация зданий;
• контроль и диспетчеризация.

• Управленческую автоматизацию технологического процесса. Основную роль играет контроллер. Происходит оптимизация деятельности элементов, снижение энергетических и топливных затрат, улучшение производственных показателей.
• Информационный сбор, фиксацию, обработку, выдачу результатов и данных. Отражается состояние процесса и комплекса оборудования. Информационное накопление обеспечивается датчиками. Полученные данные оформляются в мнемосхематическом виде.
• Диагностирование и фиксацию отклонений или аварийных состояний. Экстремальная ситуация порождает сигнал для автоматического устранения нарушений, позволяет предотвратить масштабный характер аварии.
• Получение информации в числовом или графическом виде оператором. Информация выводится на экране в табличном, схематическом, графическом виде. Существует возможность распечатки полученных данных.
• Автоматическое управление или за счет действий оператора – фиксацию команд оператора и их последующее сохранение в базе данных. Обеспечивает установление причины аварии. Гарантирует формирование выводов для предупреждения схожих ситуаций.
• Информационную защиту многоуровневого характера. Основана на шифровании в виде паролей. Существует ограничение к информационному доступу. Требование для работы с данными – высшее техническое образование или руководящий уровень.

Жизненный цикл АСУ

1. Формирование требований к АС
   1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС
   2. Формирование требований пользователя к АС
   3. Оформление отчета о выполнении работ и заявки на разработку АС
2. Разработка концепции АС
   1. Изучение объекта
   2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ
   3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователей
   4. Оформление отчета о проделанной работе
3. Техническое задание
   1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС
4. Эскизный проект
   1. Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям
   2. Разработка документации на АС и её части
5. Технический проект
   1. Разработка проектных решений по системе и её частям
   2. Разработка документации на АС и её части
   3. Разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий
   4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта
6. Рабочая документация
   1. Разработка рабочей документации на АС и её части
   2. Разработка и адаптация программ
7. Ввод в действие
   1. Подготовка объекта автоматизации
   2. Подготовка персонала
   3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)
   4. Строительно-монтажные работы
   5. Пусконаладочные работы
   6. Проведение предварительных испытаний
   7. Проведение опытной эксплуатации
   8. Проведение приёмочных испытаний<span title=»Статья «приёмочные испытания» в русском разделе отсутствует»>ru</span>_en
8. Сопровождение АС.
   1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами
   2. Послегарантийное обслуживание

Эскизный, технический проекты и рабочая документация — это последовательное построение все более точных проектных решений. Допускается исключать стадию «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация» в «Технорабочий проект», параллельно выполнять различные этапы и работы, включать дополнительные.

Данный стандарт не вполне подходит для проведения разработок в настоящее время: многие процессы отражены недостаточно, а некоторые положения устарели.

Автоматизированная система, ее функции и задачи

Цели деятельности

Автоматизированная система может существовать только там, где имеется персонал, занятый определенной деятельностью. Как правило, речь идет о деятельности, результаты которой полезны кому-то вне зависимости от применяемых инструментов. Например, в театральную кассу я обращаюсь за билетом, и меня вполне устроит, если кассирша выпишет мне его ручкой на бланке, лишь бы меня по нему пустили в зал. Кассирше, по большому счету, тоже все равно, как именно изготовить билет. Ее устроит любой способ, если он будет не слишком трудоемок и обеспечит ей возможность продать мне билет. Иначе говоря, у нас с ней есть общая цель. В ГОСТ 34.003-90 для ее обозначения используется термин цель деятельности. Всякий раз, когда очередной зритель отходит от окошка с билетом в руках, а театр становится чуточку богаче, эта цель деятельности достигается.

Функции автоматизированной системы

Целей деятельности может быть (и, как правило, бывает) несколько. Любой полезный вне самой деятельности результат допустимо считать ее целью. Так, если кассирша не только продает билет, но и в конце рабочего дня составляет для начальства отчет о продажах, составление ежедневного отчета может рассматриваться в качестве еще одной цели деятельности.

Если мы поставим кассирше на стол компьютер и принтер, а начальник кассирши издаст приказ, чтобы она набирала билеты и отчеты в текстовом редакторе, а печатала их на принтере, то получится автоматизированная система. По современным представлениям, очень примитивная, формально гостовскому определению она удовлетворять будет

Обратите внимание, что цели деятельности в результате внедрения автоматизированной системы не изменились, изменился только способ их достижения. То, что раньше делалось «просто так», теперь делается в рамках автоматизированной системы

Совокупность действий автоматизированной системы, направленная на достижение определенной цели, согласно ГОСТ 34.003-90, называется ее функцией. Заметьте: как бы к этому ни относиться, персонал считается частью системы.

Функция автоматизированной системы — фундаментальное понятие в ГОСТ 34. Автоматизированная система рассматриваться, в первую очередь, как сумма своих функций и уж потом как куча «софта» и «железа». Самое главное, что делает система, а из чего она состоит, второстепенно.

Сказанное выше могло привести читателя к выводу, что каждой цели деятельности в автоматизированной системе соответствует одна и только одна функция. Такую систему легко себе представить, но практика более разнообразна. С одной стороны, далеко не всегда деятельность автоматизируется полностью. Некоторых целей и после внедрения автоматизированной системы приходится добиваться вручную. С другой стороны, поскольку один и тот же результат в разных условиях может достигаться разными способами, на одну цель деятельности в автоматизированной системе могут быть направлены несколько функций, допустим, продажа билета в кассе и продажа билета по Интернету. Кроме того, всякая автоматизированная система требует определенного обслуживания, поэтому приходится вводить еще понятие вспомогательной функции. Типичный пример — создание резервной копии данных.

Задачи автоматизированной системы

В общем случае при выполнении функции часть работы выполняется персоналом, а часть техникой, скажем, билет выводится на печать автоматически, а выдается покупателю кассиршей вручную. Последовательность автоматических (sic) действий, приводящая к результату заданного вида, в ГОСТ 34.003-90 называется задачей.

Здесь определение задачи процитировано не совсем точно, но пока нам будет достаточно и такого, в конце концов, всякому незазорно прочитать стандарт самостоятельно

Важно, что задача — это наиболее четко формализованная часть автоматизированной деятельности. Можно представить себе функцию, выполняемую полностью автоматически, например, упомянутое выше резервное копирование

В таком случае функция сводится к одной задаче.

Одна и та же задача может решаться при выполнении разных функций. Например, если в автоматизированной системе имеется несколько функций для продажи билета, то выполнение каждой из них может в какой-то момент потребовать вывода билета печать.

Устройства нижнего уровня обеспечивают

• сбор и первичную обработку аналоговой и дискретной информации;
• осциллографирование токов и напряжений;
• выдачу команд управления;
• технический контроль электроэнергии;
• присвоение метки времени;
• самодиагностику.

Средний уровень образуют средства локальной вычислительной сети, объединяющие рабочие станции системы, а также дублированное центральное вычислительное устройство системы на базе высокопроизводительного контроллера D200 (рисунок 4), предназначенное для дополнительной обработки информации, поступающей от устройств нижнего уровня и интегрированный подсистем. Система как правило строится так, что два устройства D200 работают в режиме «горячего» взаимного резервирования.

Применение и основные функции АСУ

АСУ нашли широкое применение в разнообразных сферах промышленного производства. Основные функции систем сводятся к следующему:

1. Автоматизация управления технологическим процессом. Благодаря действию контроллера системы оптимизируется взаимодействие всех компонентов, происходит экономия топлива и энергии, улучшаются другие показатели процесса.
2. Сбор, регистрация, обработка и выдача информационных данных, касающихся оборудования и процесса в целом. Информация собирается с датчиков системы контроллером и отображается в форме мнемосхемы.
3. Распознавание и регистрация аварийных ситуаций и любых отклонений от процесса. При возникновении экстремальной ситуации система даёт сигнал оператору или производит устранение неполадок автоматически, чтобы предотвратить развитие аварии.
4. Предоставление необходимой информации оператору в виде графических и числовых данных. Информационные данные можно вывести на экран монитора в виде таблиц, графиков, схем. При необходимости эти данные можно распечатать с помощью соответствующих устройств.
5. Управление автоматически или с рабочего места оператора.
6. Регистрация всех действий оператора и сохранение их в заархивированном виде в базах данных. Все данные имеют строгую хронологическую привязку, что позволяет при необходимости установить причину возникновения аварийной ситуации и сделать соответствующие выводы.

7. Многоуровневая защита информации с помощью парольных систем. Доступ к данным такой автоматизированной системы обычно бывает строго ограничен и предоставляется только специально подготовленным сотрудникам с высшим техническим образованием. Кроме того, предоставляется доступ определённого уровня руководителю и действующим операторам. Для каждого сотрудника вводится индивидуальный пароль, который даёт ему полную ответственность за проведение технологического процесса. Руководитель получает доступ к информации в режиме просмотра.

Задачи автоматизированных систем управления на транспорте

Автоматизация управления транспортом обеспечит эффективное выполнение следующего ряда задач:

• мониторинга текущего положения транспорта, которое осуществляется в режиме онлайн с частотой от 10 секунд;
• контроля над выполнением заданного маршрутного пути и выдачу сигнала в случае отклонения от программы;
• отслеживания выполнения перевозки в соответствии с расписанием;
• генерацию и отправку сообщения водителю из диспетчерского центра;
• голосовое соединение;
• регистрацию, хранение и обработку данных о температурных показателях в салоне;
• формирование отчетных документов, таких, как:
  • пробег;
  • маршрут;
  • интервал движения;
  • время.

Автоматизированные системы – одни из самых востребованных программных разработок  для организаций, работающих на различных отраслях экономики.

С помощью передовой технологии растет конкурентоспособность предприятия и его способность быстро адаптироваться к изменениям на рынке.

Классификация по оснащению

Можно выделить несколько групп автоматизированных систем, которые используются для управления предприятием в зависимости от их функционального оснащения:

• Первые — это многофункциональные системы, которые предназначены для того, чтобы выполнять полный спектр задач, необходимый для полного и эффективного управления объектом.
• Есть системы экспертного анализа. Данный комплекс направлен на то, чтобы следить за основными тенденциями и направлениями развития предприятия.
• Отдельно выделяются системы, которые позволят рассчитывать заработную плату персонала.
• Последними по функциональным особенностям являются программы, которые позволят управлять персоналом. Предназначаются они для того, чтобы эффективно решать любые проблемы, связанные именно с сотрудниками. Они могут хранить всю контактную информацию по каждому работнику в отдельности, график их работы, дату приема и увольнения, выплаченную зарплату и множество других важных сведений.

Состав автоматизированной системы

Подсистемы

Если автоматизированная система достаточно сложна, ее делят на подсистемы. Что значит, достаточно сложна, сказать достаточно сложно. В теории систем описаны разные уровни и критерии сложности. На практике необходимость выделения в автоматизированной системе нескольких подсистем часто бывает вызвана организационными и финансовыми причинами, например, подсистемы разрабатывают и вводят в эксплуатацию последовательно.

Хотя в ГОСТ 34 термин подсистема употребляется многократно, формального определения этого понятия там вроде бы нет. Опыт подсказывает, что подсистема — это часть автоматизированной системы, которая тоже удовлетворяет определению автоматизированной системы, в частности, имеет полноценные функции.

Вернувшись к примеру с продажей билетов, мы можем принять решение, что автоматизированная система состоит из двух подсистем: подсистемы продажи билетов и подсистемы формирования ежедневных отчетов. Давайте только для большей внятности договоримся, что билеты кассирша набирает в текстовом редакторе, а отчеты — в электронных таблицах.

Компоненты

Выделение целей деятельности, функций автоматизированной системы и при необходимости ее подсистем во многом субъективно и поставлено в зависимость от точки зрения субъекта, который решил этим заняться. Если некоторый результат важен в контексте решаемой задачи, мы можем считать его целью, а иначе игнорировать. Разбивать автоматизированную систему на подсистемы мы тоже будем так, как нам удобно, лишь бы наши решения не противоречили содержанию этого понятия.

Компоненты — это части, из которых мы в объективной реальности строим автоматизированную систему. Система физически состоит из своих компонентов, поэтому деление автоматизированной системы на компоненты носит наиболее объективный характер.

Каждый компонент мы приобретаем, монтируем и подключаем (если это оборудование), устанавливаем (если это программа) и обслуживаем отдельно от других компонентов. Мы купили и поставили на стол компьютер — это компонент. Разработали специальный текстовый редактор для набора билетов — еще один компонент. Загрузили из Интернета бесплатные электронные таблицы — опять-таки компонент. И даже сама кассирша в некотором роде тоже компонент автоматизированной системы.

Покомпонентный состав автоматизированной системы очень важен с точки зрения ее документирования, поскольку с технической документацией на систему как таковую и на компоненты обращаются по-разному. Ее, вообще говоря, должны разрабатывать разные люди, и ее оформляют по разным стандартам в зависимости от типа компонента.

Виды обеспечения

Одно из наиболее сложных понятий для начинающего пользователя ГОСТ 34 — вид обеспечения. Что за обеспечение такое? Можно ли его увидеть или пощупать? Продать или купить?

Каждый вид обеспечения объединяет в себе компоненты или технические решения определенного характера. В ГОСТ 34 упоминается много разных видов обеспечения, последовательно описывать здесь каждый из них мы не будем, а перечислим только наиболее заметные:

• информационное обеспечение — все данные и метаданные, с которыми работает система;
• программное обеспечение — все программы, которые входят в состав системы;
• техническое обеспечение — все технические средства (иначе говоря, оборудование, аппаратура), которые входят в состав системы.

Повторим еще раз, это не все виды обеспечения. Мы даже не можем уверенно сказать, что они самые важные. Например, для автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) огромное значение имеет метрологическое обеспечение. Многие автоматизированные системы требуют сложного математического и лингвистического обеспечения. Но представить себе автоматизированную систему, которая была бы полностью лишена одного из трех перечисленных выше видов обеспечения, затруднительно (упражнение: попробуйте).

Пример деления автоматизированной системы

Функции АСУ

Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ.
Каждая функция АСУ реализуется совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций.
Функции АСУ в общем случае включают в себя следующие элементы (действия):

• планирование и прогнозирование;
• учет, контроль, анализ;
• координацию и регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ.
Функции АСУ можно объединять в подсистемы по функциональному и другим признакам.

Функции при формировании управляющих воздействий

• Функции обработки информации (вычислительные функции) — осуществляют учет, контроль, хранение, поиск, отображение, тиражирование, преобразование формы информации;
• Функции обмена (передачи) информации — связаны с доведением выработанных управляющих воздействий до ОУ и обменом информацией с ЛПР;
• Группа функций принятия решения (преобразование содержания информации) — создание новой информации в ходе анализа, прогнозирования или оперативного управления объектом

Жизненный цикл АСУ

1. Формирование требований к АС
   1. Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС
   2. Формирование требований пользователя к АС
   3. Оформление отчета о выполнении работ и заявки на разработку АС
2. Разработка концепции АС
   1. Изучение объекта
   2. Проведение необходимых научно-исследовательских работ
   3. Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего требованиям пользователей
   4. Оформление отчета о проделанной работе
3. Техническое задание
   1. Разработка и утверждение технического задания на создание АС
4. Эскизный проект
   1. Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям
   2. Разработка документации на АС и её части
5. Технический проект
   1. Разработка проектных решений по системе и её частям
   2. Разработка документации на АС и её части
   3. Разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий
   4. Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта
6. Рабочая документация
   1. Разработка рабочей документации на АС и её части
   2. Разработка и адаптация программ
7. Ввод в действие
   1. Подготовка объекта автоматизации
   2. Подготовка персонала
   3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями)
   4. Строительно-монтажные работы
   5. Пусконаладочные работы
   6. Проведение предварительных испытаний
   7. Проведение опытной эксплуатации
   8. Проведение приёмочных испытанийru_en
8. Сопровождение АС.
   1. Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами
   2. Послегарантийное обслуживание

Эскизный, технический проекты и рабочая документация — это последовательное построение все более точных проектных решений. Допускается исключать стадию «Эскизный проект» и отдельные этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация» в «Технорабочий проект», параллельно выполнять различные этапы и работы, включать дополнительные.

Данный стандарт не вполне подходит для проведения разработок в настоящее время: многие процессы отражены недостаточно, а некоторые положения устарели.