АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Полезная модель относится к управляющим и регулирующим системам управления общего назначения и может быть использована для управления технологическими процессами различных объектов, в том числе объектов нефтегазодобывающих промыслов.
Автоматизированная система управления (АСУ) технологическим процессом (ТП) в общем виде является устройством, содержащим комплекс программных и технических средств, предназначенный для автоматизации управления основными технологическими операциями заданного технологического процесса.
Известен аппаратно-программный комплекс (АПК) автоматизации, управления, визуализации и мониторинга технологических процессов по патенту на полезную модель RU №90588 U1, МПК G05B 15/00, G05B 19/418, опубл. 10.01.2010. Функциональные модули АПК служат для физического воздействия на входы устройств управления технологическими процессами, снятия показаний с датчиков контроля технологических процессов и передачи информации о состоянии входов/выходов устройств управления на главнее управляющее устройство. Автоматизированное рабочее место с клиентским программным обеспечением предназначено для визуализации, мониторинга и диспетчерского управления функциональными модулями. Автоматизированное рабочее место обеспечивает отображение состояния системы и процессов и предоставляет интерфейс для управления ими, дает возможность оператору назначать последовательность автоматически выполняемых системой задач, а также вести автоматическую запись журнала изменений параметров технологических процессов. Однако известный АПК не имеет резервирования аппаратно-программных средств и обеспечивает только штатный режим управления.
Известна система автоматического управления технологическими процессами на предприятиях химической и нефтехимической промышленности, нефтеперерабатывающих предприятиях по патенту на изобретение RU №2250484 С1, МПК G05B 13/04, А62С 37/00, опубл. 20.04.2005. Дополнительно к системе управления технологическим процессом, устройство включает систему управления пожаротушением и систему управления очисткой, каждая из которых содержит соответствующие датчики, блоки контроля и диагностики, а также исполнительные устройства. При этом все три системы связаны между собой и с блоком прогнозирования сценариев риска, который содержит модели штатных и нештатных режимов технологического процесса.
Изобретение обеспечивает экологическую безопасность и снижение ущерба от загрязнения при нарушении технологии производства, при отказах оборудования и при техногенных воздействиях. Однако известная система не имеет резервирования аппаратно-программных средств и не обеспечивает тренировочный режим работы.
Известны тренажеры, которые обеспечивают тренировку операторов различных систем.
Так тренажер по патенту на изобретение RU №2273889 С1, МПК G09B 19/00, опубл. 10.04.2006 обеспечивает подготовку операторов береговых терминалов. Тренажер содержит блок оператора, блок инструктора сервер данных, блок записи историй обучаемых и маршрутизатор сетевых сообщений, содержащий 2N+2 блоков сетевых данных, связанных между собой шиной сетевой пересылки данных. При этом блок инструктора содержит блок управления инструктора и соединенные двухсторонней связью блок моделирования процессов систем и блок расчета прочности конструкций. Известный тренажер работает в автономном режиме и не может быть использован для повышения надежности управления АСУ ТП.
Наиболее близкой к заявляемой полезной модели является система визуализации и управления в сети сложной топологии по патенту на изобретение RU №2389062 С2, МПК G06F 06F 3/14, опубл. 10.05.2010, которая содержит блок управления, первый выход которого соединен с входом устройства отображения, а второй вход/выход которого связан шиной данных с входами/выходами объектов управления сети. Система обеспечивает формирование сигналов аварийно-предупредительной сигнализации, подачу управляющих воздействий и контроль за устранением неисправностей. Однако известная система не имеет резервирования аппаратно-программных средств и обеспечивает только штатный режим управления.
Задачей полезной модели является создание автоматизированной системы управления технологическими процессами с резервирование аппаратно-программных средств и обеспечением тренировочного режим работы, режима планирования, мониторинга и прогнозирования технологических процессов.
Технический результат, достигаемый при использовании настоящей полезной модели, заключается в расширении функциональных возможностей автоматизированной системы управления технологическими процессами и повышении надежности ее работы.
Поставленная задача с достижением упомянутого выше технического результата решается тем, что в автоматизированную систему управления технологическими процессами, содержащую устройство отображения, к входу которого подключен блок управления, вход/выход которого связан шиной данных с входами/выходами объектов управления системы, согласно полезной модели, введены второе устройство отображения, к входу которого подключен второй блок управления, вход/выход которого связан шиной данных с входами/ выходами объектов управления системы, а также введены блок контроля состояния системы, блок моделирования технологического процесса, блок планирования технологического процесса и блок мониторинга и прогнозирования технологического процесса, входы/выходы которых подключены к шине данных.
Расширение функциональных возможности АСУ ТП и повышении надежности ее работы обеспечивается совместным использованием вновь введенных блоков в систему с их взаимосвязями.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - структурная электрическая схема АСУ ТП;
на фиг.2 - структурная электрическая схема блока управления.
Автоматизированная систему управления технологическими процессами содержит блок 1 управления, первый выход которого соединен с входом устройства 2 отображения, а второй вход/выход которого связан шиной данных с входами/выходами объектов 3 управления системы. К входу второго устройства 5 отображения подключен второй блок 4 управления, вход/выход которого связан шиной данных с входами/выходами объектов 3 управления системы. Входы/выходы блока 6 контроля состояния системы, блока 7 моделирования ТП, блока 8 планирования ТП и блока 9 мониторинга и прогнозирования ТП подключены к шине данных.
Управления технологическими процессами одновременно с визуализацией обеспечивается за счет формирования двух противоположных по направлению потоков данных, связанных обратной связью: информационного - от индикаторов объектов 3 управления к устройству 2 отображения и управляющий - от устройства 2 отображения к органам 3 управления. Пример реализации блока 1 управления приведен на фиг.2.
Блоки 1 управления содержит блок 10 баз данных и синхронизации, блок 11 формирования изображения, блок 12 управления обменом данных, блок 15 записи резервных копий данных, блок 14 записи хода процесса, последовательно соединенные блок 19 приема показаний индикаторов, блок 16 формирования сигналов аварийно-предупредительной сигнализации (АПС) и блок 13 хранения данных индикаторов, последовательно соединенные блок 14 хранения управляющих воздействий, блок 17 формирования управляющих воздействий и блок 20 отправки управляющих воздействий. Выход блока 13 хранения данных индикаторов соединен с первым входом блока 15 записи резервных копий данных и с первым входом блока 11 формирования изображения. Вход/выход блока 12 управления обменом данных связан с первыми входами/выходами блока 10 баз данных и синхронизации и блока 14 хранения управляющих воздействий и с вторыми входами/выходами блока 11 формирования изображения и блока 15 записи резервных копий данных. Вход/выход блока 10 баз данных и синхронизации связан с третьим входом/выходом блока 11 формирования изображения, с вторыми входами блока 13 хранения данных индикаторов, блока 14 хранения управляющих воздействий, блока 16 формирования сигналов АПС и блока 17 формирования управляющих воздействий. Выходы блока 19 приема показаний индикаторов, блока 16 формирования сигналов АПС, блока 17 формирования управляющих воздействий и блока 20 отправки управляющих воздействий соединены с входной шиной блока записи хода процесса. Вход блока 19 приема показаний индикаторов и выход блока 20 отправки управляющих воздействий подключены в выходной шине блока, которая является вторым входом/выходом блока 1 управления. Блок 4 управления выполнен идентично.
Блок 6 контроля состояния системы содержит две подсистемы контроля состояния работоспособности комплекта блоков 1 и 2 и блоков 4 и 5, соответственно, и блок формирования команды на подключение резервного комплекта блоков 4 и 5 при выходе из строя комплекта блоков 1 и 2 и обратно после восстановления его работоспособности.
Блок 7 моделирования ТП обеспечивает имитацию ТП для использования блоков 4 и 5 в тренажерном режиме и выдачу данных о параметрах ТП при работе блоков 8 и 9. Блок 8 планирования ТП обеспечивает составление планов выполнения предполагаемых операций. Блок 9 мониторинга и прогнозирования ТП обеспечивает выдачу рекомендаций по управлению ТП в штатных и нештатных режимах. Математические модели, использующиеся в блоках 7, 8 и 9, определяются в зависимости от конкретного технологического процесса.
Автоматизированная система управления технологическими процессами работает следующим образом. В исходном положении управление технологическими процессами осуществляется блоком 1 управления с устройством 2 отображения и осуществляется синхронизация блоков 10 баз данных и синхронизации в блоках 1 и 4 управления, то есть комплект блоков 4 и 5 находится в горячем резерве и может быть использован при совместной работе с блоками 7, 8 и 9 в соответствующих режимах. При работе в тренажерном режиме на вход блока 4 управления поступают данные от блока 7 моделирования ТП, которые обрабатываются блоком 4 управления и отображаются на устройстве 5 отображения. При совместной работе блока 4 управления с блоками 8 и 9 обеспечивается выполнение задач по мониторингу, прогнозированию и планированию ТП соответственно. То есть в штатном режиме управления с помощью блока 1 управления, блок 4 управления, выполняющий роль горячего резерва, используется в тренажерном режиме или режиме экспертной системы при незначительном увеличении дополнительного оборудования.
При отказе блока 1 или 2, по команде от блока 6 на вход блока 4 поступают реальные сигналы от объектов 3 управления, и управление передается блоку 4 управления с устройством 5 отображения.
Таким образом, предлагаемое совместное использование блоков АСУ ТП обеспечивает расширение функциональных возможности АСУ ТП и повышение надежности ее работы.