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.
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%.