1.1. Иерархическая структура интегрированных автоматизированных систем управления химическими производствами
Страница 1
Лекция 1.
Общая задача управления - обеспечение наиболее эффективного ведения производственно-экономического процесса, обеспечивающего выпуск, предусмотренного планом количества продукции, заданной номенклатуры и качества при выполнении ряда ограничений и с учетом возмущений, действующих на предприятии.
Интегрированная автоматизированная система управления (ИАСУ) - набор интегрированных приложений, которые комплексно, в едином информационном пространстве поддерживают все основные аспекты управленческой деятельности предприятия.
Интегрированные системы (Integrated System) - автоматизированная система (АС), обеспечивающая различные (в том числе информационные, вычислительные, и другие) потребности пользователей и поддерживающая единый порядок взаимодействия с пользователями,включающая и способы представления данных.
Автоматизированная система (Avtomated System) - совокупность управляемого объекта и автоматизированных управляющих устройств, в которых часть функций управления выполняет человек-оператор.
Автоматизированная система (Automated System) - комплекс технических (аппаратных, программных, информационных, организационных и др.) средств и персонала, предназначенный для автоматизации различных процессов.
Первые работы по созданию автоматизированных систем управления (АСУ) на предприятиях химической и смежных отраслей промышленности были начаты в начале 60-х годов XX века и развивались в двух направлениях: АСУ технологическими процессами (АСУ ТП) и АСУ предприятиями (АСУП). Работы по этим направлениям в тот период проводились, как правило, независимо.
К концу 70-х годов XX века были достигнуты значительные успехи, при этом была осознана необходимость разумного объединения АСУ ТП и АСУП и стали разрабатываться интегрированные АСУ (ИАСУ) производствами и предприятиями химической и смежных отраслей промышленности [1-3].
При этом предприятия с позиций системного подхода представлялись в виде иерархической структуры с тремя-четырьмя основными уровнями [4].
Первую, низшую, ступень иерархической структуры химического предприятия (ХП) образуют типовые химико-технологические процессы и системы автоматического регулирования и управления. Основу второй ступени иерархии ХП составляют агрегаты, комплексы, отделения, линии, которые часто называют химико-технологическими системами и АСУ ТП. Третьей ступенью иерархической структуры ХП являются производственные процессы (производства), которые представляют собой совокупность химико-технологических систем и АСУ производственными процессами (АСУ ПП). Химическое предприятие в целом является четвертой, высшей ступенью иерархической структуры, управляемой АСУП.
Наилучшее воплощение идей, заложенных в ИАСУ было осуществлено к началу 80-х годов XX века на Новомосковском ПО «Азот». Была разработана и внедрена трехуровневая ИАСУ, состоящая из верхнего уровня управления, названная авторами автоматизированной системой управления организационно-экономической и хозяйственной деятельностью предприятия, фактически выполняющая функции АСУП. Функции АСУ ПП выполняют АСУ второго уровня, названная авторами ЦАСОДУ – центральной автоматизированной системой оперативно-диспетчерского управления, которая обеспечивает автоматизированное управление аммиачным и хлорным производствами, цехами по производству удобрений, кислот и продуктов органического синтеза. На низшем уровне реализованы АСУ ТП крупнотоннажных производств аммиака, азотной кислоты, аммиачной селитры и др. АСУ верхних уровней были реализованы на ЭВМ единой системы (ЕС) с использованием устройств отображения информации и мнемосхем. С использованием устройств телемеханики осуществлялась взаимосвязь с АСУ ТП нижнего уровня ИАСУ. Технической базой реализации АСУ ТП являлись управляющие вычислительные машины на базе агрегатных средств вычислительной техники (АСВТ) – М-6000, М-7000 и систем малых машин типа СМ-2, СМ-4, совместимых между собой, так и с ЭВМ типа ЕС.
Основными причинами трудностей возникающих в тот период при создании ИАСУ являлись:
- отсутствие высоконадежных технических средств обработки и передачи информации с целью решения задач управления ХП в режиме реального времени;
- отсутствие технических средств, соответствующего алгоритмического и программного обеспечения взаимодействия иерархических уровней управления в ИАСУ ХП.
В настоящее время в зарубежной и отечественной литературе обычно используется англоязычное название различных подсистем ИАСУ. На рис. 1 приведено соответствие названий различных подсистем в русском и английском языках.
Рис. 1. Структура интегрированной АСУ предприятиями:
DCS – Distributed Control System – Распределенные системы управления (РСУ); PLC – Programmable Logic Controllers – Программируемые логические контроллеры (ПЛК); SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition – система диспетчерского управления и сбора данных; MES – Manufacturing Execution System – система управления производством (производственными процессами) (АСУ ПП); ERP – Enterprise Resource Planning – система планирования (система управления) ресурсами предприятия (АСУП)