Автоматизированная система управления
Полезная модель относиться к системам управления, а именно к системам, связанным с получением информации и принятию решений по управлению объектами на основе электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Заявляемое техническое решение может быть использовано для оценки информации и принятия командного решения, а также для управления производственными или иными комплексами и/или входящими в их состав структурными единицами. Предлагается автоматизированная система управления технологическими процессами на базе вычислительного комплекса с единой базой данных, связанная каналами связи с производственными модулями, которая дополнительно содержит выделенный блок контроля и управления, связанный каналами связи с вычислительным комплексом и производственными модулями. При этом производственные модули подразделены на отдельные блоки, управление каждым из которых осуществляется независимо при сохранении единой системы контроля. В качестве производственных модулей АСУ содержит блок приемки сырья, блок подготовки и хранения исходных компонентов, реакционные блоки, блок хранения конечного продукта и блок отгрузки конечного продукта, связанные между собой последовательно трубопроводами, а с вычислительным комплексом - каналами связи. При использовании заявляемой системы при получении промышленных масел и смазок удалось снизить затраты на их производство в среднем на 8-10%, повысить контроль за качеством выпускаемой продукции и почти вдвое снизить процент выхода бракованной продукции.
Полезная модель относиться к системам управления, а именно к системам, связанным с получением информации и принятию решений по управлению объектами на основе электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Заявляемое техническое решение может быть использовано для оценки информации и принятия командного решения, а также для управления производственными или иными комплексами и/или входящими в их состав структурными единицами.
Известна система управления на базе ЭВМ, содержащая источники информации с размещенными в них датчиками, устройства накопления и переработки информации, каналы управления и передачи информации и компьютерные терминалы (свидетельство на ПМ №1559, кл. G 11 В 5/00, 1996).
Недостатком указанного устройства является ограниченная область применения, в частности, неприменимость в данном виде для регулирования производственной деятельности предприятия.
Известна система управления производственной деятельностью, состоящая из вычислительного комплекса на основе ЭВМ, системы терминалов, связанных с различными базами данных, командными устройствами и функциональными блоками различных направлений. К числу баз данных и командных устройств относятся, в частности, системы отслеживающие технологические, финансовые, сбытовые и иные вопросы, а также проблемы оперативного руководства (Кафаров В.В., Дорохов И.Н. Введение в системный анализ и моделирование химико-технологических процессов и систем. - М; МХТИ, 1984, с.5-76).
Недостатком указанной системы является применение негибкой системы управления не позволяющей осуществлять коррективы производства в быстро меняющихся условиях.
Наиболее близким к заявляемому решению по технической сущности является автоматизированная система управления (АСУ), включающая в себя вычислительный комплекс на основе нескольких автоматизированных рабочих мест (АРМ) с единой базой данных, связанные каналами связи с производственными и иными модулями (свидетельство на ПМ №17641, кл. G 06 F 17/60, 2001).
Недостатками данной системы является неприменимость для использования на сложных производствах, например, в химической промышленности, связанных с необходимостью контролировать в оперативном режиме значительное количество параметров.
Задачей, решаемой авторами, являлось создание АСУ для предприятий химической и нефтехимической промышленности, для которых характерна необходимость учета большого количества постоянно меняющихся факторов, связанных, в частности, с протеканием технологических процессов на отдельных установках, наличием свободных емкостей для сырья и готового продукта и т.д. при одновременной необходимости учета параметров процессов, протекающих в одном технологическом модуле, при оптимизации режимов в других технологических модулях.
Задача решалась путем создания автоматизированной системы управления предприятия (АСУ), которая содержит дополнительно выделенный блок контроля и управления, связанный каналами связи с вычислительным комплексом и производственными модулями, при этом производственные модули сохраняют блоки, управление которыми осуществляется независимо в рамках модуля при сохранении единой системы контроля.
К производственным блокам, в частности, относятся блок приемки сырья, блок подготовки и хранения исходных компонентов, реакционные
блоки, блок хранения конечного продукта и блок отгрузки конечного продукта, связанные между собой последовательно трубопроводами, а с вычислительным комплексом каналами связи. АСУ дополнительно может содержать различные вспомогательные структуры, такие, как аналитический блок, блок обслуживания и т.д.
На основе предлагаемого решения появляется возможность разработать и внедрить единый комплекс программ управления, позволяющий дифференцировать решаемые задачи на задачи, решаемые непосредственно в рамках производственного модуля с помощью цеховых контрольных и исполнительных устройств, информация о которых поступает в блок контроля и управления (БПР), а также решать указанные задачи в зависимости от их сложности либо в рамках технологической линии (ряда производственных модулей) с помощью выделенного блока контроля и управления или на уровне всего производственного комплекса с помощью блока принятия решений вычислительного комплекса предприятия.
Общая схема заявляемой АСУ приведена на фиг.1, где использованы следующие основные обозначения:
1 - блок приемки сырья (БПС);
2 - блок подготовки и хранения исходных компонентов (БИК);
3 - реакционный блок (РБ);
4 - блок хранения конечного продукта (ЕКП);
5 - блок отгрузки конечного продукта (БОКП);
6 - аналитический блок (АБ);
7 - блок контроля и управления (БКиУ);
8 - блок обеспечения (БО);
9 - вычислительный комплекс (ВК).
10 - трубопроводы или иные линии транспортировки продукта (ТБ);
11 - контрольные и исполнительные устройства управления технологическим процессом (БУ);
12 - каналы связи (КС);
13 - блок получения и передачи информации (БППИ);
14 - блок сопоставления и расчета данных (БР);
15 - базы данных (БД);
16 - блок принятия решения (БПР).
БПС 1 служит для приема и обслуживания поступающих ингредиентов. Он снабжен БУ и связан каналами обратной связи с БППИ 13 и БКиУ 7, а также односторонним каналом с АБ 6 и трубопроводом с БИК 2.
БИК 2 содержит в своем составе емкости для хранения исходных компонентов. Он снабжен БУ и связан каналами обратной связи с БКиУ 7, а также односторонним каналом с АБ 6 и трубопроводами с БПС 1 и РБ 3.
РБ 3 содержит реакторы и иное оборудование для проведения химических процессов. Например, оборудование для выпаривания жидких компонентов, гидролиза, диспергирования смесей и т.п. Он снабжен БУ и связан каналами обратной связи с БКиУ 7, а также односторонним каналом с АБ 6 и трубопроводами с БИК 2 и ЕКП 4.
ЕКП 4 содержит в своем составе емкости для хранения полученных продуктов. Он снабжен БУ и связан каналами обратной связи с БКиУ 7, а также односторонним каналом с АБ 6 и трубопроводами с РБ 2 и БОКП 5.
БОКП 5 служит для расфасовки и отправки конечного продукта, а также для получения информации от потребителя о требованиях к нему. Он снабжен каналами обратной связи с ВК 9 и АБ 6 и может быть связан трубопроводом с ЕКП 4.
АБ 6 предназначен для проведения химических и физико-химических анализов исходных и конечных продуктов. Блок связан каналами связи с производственными блоками, ВК 9 и БО 8.
БКиУ 7 предназначен для снятие параметров с производственных блоков, а также управления работой БУ 11, расположенных в различных производственных модулях, в т.ч. по командам БПР 16; содержит в качестве составных элементов: автоматизированное рабочее место инженера на основе SCADA системы «Контур» и комплекс контрольно-измерительных и
управляющих приборов. Используемая SCADA система «КОНТУР» представляет собой набор программных инструментальных средств и исполнительных модулей, предназначенных для обеспечения возможности мониторинга, анализа и управления параметрами технологического процесса человеком.
БО 8 предназначен для обеспечения безаварийной работы предприятия и, как правило, связан каналами связи с БКиУ 7 и АБ 6.
ВК 9, как правило, включает в себя блок приема и передачи информации 13 (БПИ), расчетный блок 14 (БР), базы данных 15 (БД) и блок принятия решения 16 (БПР), однако в зависимости от особенностей поставленных задач возможна иная комплектация входящих в него блоков.
БППИ 13 предназначен для получения информации от остальных блоков системы и передачи им управляющих команд от БПР 16.
БР 14 предназначен для сопоставления информацию из различных источников, в частности, БД 15 и формирования предложений для выработки решений БПР 16. Все блоки ВК 9 связаны между собой каналами обратной связи.
Возможно включение в систему дополнительных блоков, выполняющих вспомогательные функции или объединение отдельных блоков между собой с сохранением общих функций.
БУ 11 представляют собой автоматизированные рабочие места оператора на базе программируемых логических контроллеров компании ALLen-Bradley SLG-500. В составе оборудования использовались счетчики АЛЬФА совместного производства ABB и ВЭИ Метроника, счетчики с импульсным выходом, стандартные преобразователи тока. ВК 9, БППИ 13, БР 14 представляют собой комплексы на основе СУБД Oracle 8 фирмы Oracle.
БПР 16 представляет собой, как правило, систему Factory Suite 2000 фирмы Wonderware или элемент SCADA-системы «КОНТУР», позволяющие работать с программными пакетами типа RealFlex и комплексом программ КИКС «ДОД».
Используемая БКиУ 7 и БПР 16 SCADA-система «КОНТУР» способна выполнять следующий набор функций: обмен данными с устройствами уровня технологического процесса (измерители и исполнительные механизмы); генерирование событий и сообщений о критических и аварийных состояниях технологических параметров; архивирование истории изменения параметров технологического процесса; создание графических мнемосхем для отображения текущих параметров технологического процесса, обработки аварийных событий, для отображения истории изменения технологических параметров; динамическое отображение графических мнемосхем в рабочем режиме.
АСУ работает следующим образом. Сырье поступает на производство в БПС 1, где его взвешивают, оформляют документацию об его поступлении и отбирают пробу, которую направляют в АБ 6 для последующего анализа. Полученные результаты из БПС 1 и БП 6 поступают через БППИ 13 в РБ 14 где их сопоставляют с аналогичными данными об аналогичных продуктов из БД 15. На основании результатов сопоставления данных о компонентах, содержащихся в емкостях БИК 2, в БПР 16 вырабатывается команда о размещении поступившего сырья в соответствующей емкости БИК 2.
Информация о принятом решении поступает на БУ БПС 1 и в БД 15. При этом качество поступившего сырья будет учитываться в РБ 14 при установлении цены на конечный продукт.
На основе компонентов, находящихся в БИК 2 на основе рецептур, содержащихся в БД 15, рассчитывается с учетом имеющихся в БД 15 сведений о поступивших заказах рассчитывается оптимальный состав конечного продукта, например, смазочной композиции. На базе проведенного расчета, БПР 16 направляет команду через БППИ 14 и БКиУ 7 на БУ БИК 2 и БУ соответствующих реакторов РБ 3 о поступлении в химические реакторы необходимых ингредиентов и осуществлении процессов в заданном режиме физико-химических параметров (температуре, давлении рН и т.п.). Параметры процесса контролируются ВК 9 по линии
обратной связи и фиксируются в БД 15. После завершения синтеза полученный продукт анализируется в АБ 6. Результаты анализа поступают через БППИ 13 в PC 14, сопоставляются с информацией БД 15 об аналогичных продуктах; далее анализируется степень заполненности емкостей ЕКП 4 различными композициями и через БПР 16 на БУ РБ3 и ЕКП 4 выдается команда о загрузке полученного продукта в соответствующую емкость.
Содержимое емкостей ЕКП 4 находится под периодическим контролем БКиУ 7 и при необходимости АБ 6. При поступлении запроса на поставку продукции, поступившего через БОКП 5 в БД 15 данные запроса анализируются с учетом результатов анализов АБ 6 и принимается команда на БУ ЕКП 4 об отгрузке из выбранной емкости необходимого количества запрашиваемого товара в БОКП 5, где он упаковывается и маркируется, и далее потребителю с записью информации об отгрузке в БД 15. При необходимости при работе БКиУ 7, АБ 6 и иных блоков используются возможности БО 8.
В настоящее время заявляемая система реализована в ОАО «СлавнефтьМегионнефтегаз», ООО «Лукойл-Калининградморнефть», ДОАО «Варьеганэнергонефть», на Петербуржском нефтяном терминале.
В ходе проведенных испытаний при использовании заявляемой системы при получении промышленных масел и смазок удалось снизить затраты на их производство в среднем на 8-10%, повысить контроль за качеством выпускаемой продукции и почти вдвое снизить процент выхода бракованной продукции, при использовании на нефтяных терминалах удалось повысить эффективность управления, сократить непроизводительные расходы более чем на 20%.
1. Автоматизированная система управления технологическими процессами на базе вычислительного комплекса с единой базой данных, связанная каналами связи с производственными модулями, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит выделенный блок контроля и управления, связанный каналами связи с вычислительным комплексом и производственными модулями.
2. Автоматизированная система управления по п.1, отличающаяся тем, что производственные модули подразделены на отдельные блоки, управление каждым из которых осуществляется независимо при сохранении единой системы контроля.
3. Автоматизированная система управления по п.2, отличающаяся тем, что в качестве производственных модулей она содержит блок приемки сырья, блок подготовки и хранения исходных компонентов, реакционные блоки, блок хранения конечного продукта и блок отгрузки конечного продукта, связанные между собой последовательно трубопроводами, а с вычислительным комплексом - каналами связи.
4. Автоматизированная система управления по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит блоки, выполняющие вспомогательные функции, например, аналитический блок или блок обслуживания.
5. Автоматизированная система управления технологическими процессами по п.1, отличающаяся тем, что в состав вычислительного комплекса входят блок приема и передачи информации, расчетный блок, базы данных и блок принятия решения.
