Что такое средний уровень асу тп
СРЕДНИЙ УРОВЕНЬ СИСТЕМЫ АСУ ТП
Назначение подсистемы АСУ ТП среднего уровня – реализация функций измерения, дистанционного управления, технологических защит и блокировок, автоматического регулирования, функционально-группового управления и связи с подсистемой верхнего уровня.
Подсистему среднего уровня образуют контроллеры, посредством которых осуществляется управление функциональными технологическими узлами. Контроллеры представляют собой процессорные устройства, выполняющие программы управления, и модули УСО, осуществляющие связь с технологическим оборудованием. Для повышения надежности построения системы процессорные устройства резервируются.
Средний уровень управления АСУ ТП должен включаеть в себя шкафы УСО общестанционного оборудования (выносных УСО), шкафы процессорных блоков, шкафы контроллеров энергооборудования.
Технологические защиты энергоагрегатов должны реализоваться в резервированных процессорных блоках, модули УСО для выполнения функций технологических защит также дублируются (на два или три независимых модуля УСО).
Процессорные устройства производят опрос модулей УСО. Технологические алгоритмы (алгоритмы обработки данных, технологических защит, блокировок, автоматического регулирования, ФГУ и пр.) полностью выполняются в процессорных устройствах в виде прикладных программ в исполнительной среде реального времени. Такое решение позволяет сохранить управление объектом автоматизации даже при потере связи с верхним уровнем системы, что существенно повышает надежность и живучесть самой АСУ ТП.
Устройства связи с объектом (УСО) должны соответствовать СО 153-34.1-35.127-2002, РД 153-34.1-35.145-2003 и представляют собой совокупность модулей, обеспечивающих сопряжение с разнообразным оборудованием (датчиками, исполнительными механизмами и другими устройствами) и позволяющих принимать, обрабатывать, выдавать сигналы различного типа в широком диапазоне значений напряжения, тока, мощности, длительности импульсов и т.п.
В модулях УСО как минимум должны выполняться фильтрация и аналого-цифровое преобразование сигналов и при необходимости гальваническое или оптическое разделение. Могут быть применены интеллектуальные УСО, которые имеют собственные встроенные микропроцессоры, обеспечивающие выполнение функций первичной обработки, контроля достоверности, коррекции значений, присвоения меток времени событиям и других функций, требующих использования вычислительных ресурсов.
В состав ПТК могут входить также специализированные интеллектуальные модули УСО, предназначенные для реализации функций цифрового регулирования (управления). Эти модули, позволяющие реализовать требуемые алгоритмы автоматизированного управления, должны обеспечивать прием определенного количества аналоговых, дискретных сигналов, а также формирование и выдачу управляющих сигналов.
Целесообразно также наличие в составе ПТК специализированных интеллектуальных управляющих модулей, имеющих аппаратно-программный контроль выходных управляющих сигналов, например, за счет их приема этими же модулями в качестве входных сигналов (например, для интеллектуальных приводов при управления их с помощью цифрового интерфейса).
Передача информации должна выполняться после преобразования значений входных сигналов в устройствах удаленного сбора в цифровую форму по резервированным каналам связи с обеспечением требуемого уровня защиты информации.
В состав ПТК должны входить барьеры искробезопасности, позволяющие использовать устройства ввода-вывода обычного исполнения, устанавливаемые вне взрывоопасных помещений.
В ПТК для модулей УСО должно быть обеспечено диагностирование и определение неисправности (например, короткое замыкание) с точностью до канала. Для аналоговых модулей дополнительно должен вырабатываться признак достоверности сигнала при значениях ниже или выше диапазона измерения ( 20.4мА для диапазона 4-20мА).
Модули УСО ПТК АСУ ТП должны обеспечивать прием и преобразование следующих входных аналоговых сигналов:
Разрядность АЦП модулей УСО должна обеспечивать преобразование аналогового сигнала с требуемой точностью, но не ниже 13 разрядов.
Прием сигналов от термопреобразователей сопротивления должен обеспечиваться по четырех- или по трехпроводной линии связи.
Ввод сигналов от датчиков 4-20мА, термометров сопротивления и термопар осуществляется непосредственно в модули ПТК. Компенсация температуры холодных спаев производится программно в модулях УСО. Запитка аналоговых датчиков =24В производится от шкафов ПТК или от внешних устройств питания для электрических параметров.
Устройства связи с объектом для ввода сигналов от термоэлектрических преобразователей (термопар) должны допускать их заземление в местах установки на объекте (например, при измерении температуры металла точка соединения двух элементов термопары приваривается к поверхности трубопровода и т.п.).
Для измерения механических величин, вибрации, температуры и других параметров непосредственно турбины и генератора используется аппаратура, поставляемая заводами-изготовителями турбогенератора.
Для измерения (фазного тока, линейного, фазного напряжения и т.п.) и вычисления электрических величин (активная мощность, реактивная мощность, частота, гармоники и т.д.) должны быть применены специализированные измерительные центры (контроллеры), выбранные и поставляемые Поставщиком-Разработчиком ПТК АСУ ТП, с прямым подключением к измерительным ТТ (0-1А, 0-5А) и ТН (0-100В), обеспечивающие регистрацию данных в АСУ ТП в режиме реального времени. Связь измерительных центров (контроллеров) с АСУ ТП энергоблоков должна осуществляться по цифровому каналу связи. При этом должно выполняться требование по быстродействию для электрической части станции (энергоблока) в части соответствия указанных измерительных центров требованиям СО 34.35.127-2002 (РД 153-34.1-35.127-2002) и СТО 70238424.27.100.010-2011 при условии выполнения пункта 4.18 ГОСТ Р 1.4-2004.
Дискретные сигналы (информация), характеризующие состояние технологического оборудования, должны восприниматься УСО ввода дискретной информации и преобразовываться в двоичные сигналы «0» и «1». При этом в качестве сигнала «1» должны применяться:
Для запитывания внешних цепей напряжением до + 60В, например, низковольтных «сухих» контактов, в ПТК должны использоваться УСО с диагностикой замыкания на землю. Питание внешних цепей должно осуществляться от самих УСО или от дополнительно устанавливаемой пары источников с выходным напряжением +24/+48В
Дискретные сигналы вводятся в систему в виде нормально разомкнутого, замкнутого и перекидного контактов.
В качестве сигнала «0» — отсутствие напряжения или напряжение меньше 0,1 сигнала, соответствующего «1», либо сопротивление не менее 500кОм. Первичная обработка дискретных сигналов заключается в анализе сочетаний отдельных сигналов, характеризующих текущее состояние объектов контроля, и формировании кодов текущих состояний этих объектов.
Модули УСO дискретных сигналов типа «сухой» контакт должны обеспечивать функцию присвоения метки времени возникновения события с точностью не хуже 1 мс.
Устройства связи с объектом для вывода управляющих сигналов должны формировать аналоговые, дискретные и импульсные сигналы. Модули вывода аналоговых сигналов должны как минимум формировать:
Модули ввода-вывода должны иметь точность преобразования ±0,1 % от измеряемого диапазона, диагностику каждого измерительного канала с указанием сбоя (достоверность сигнала, перегрузка, обрыв контрольной линии, короткое замыкание, неисправность источника питания канала, неисправность АЦП или ЦАП), возможность замены без отключения питания.
Величина погрешности каналов измерения основных технологических параметров должны соответствовать нормам РД 34.11.321-96 «Нормы погрешности изменений технологических параметров тепловых электростанций и подстанций»
Каждый канал модуля ввода/вывода должен быть снабжен источником питания с токовой защитой от перегрузки.
При использовании выходных дискретных сигналов для управления исполнительными механизмами (регулирующим органом, задвижкой, электродвигателем), пусковые устройства которых потребляют мощность больше, чем указано, следует использовать промежуточные реле 24/220В с контактами номинальными значениями: ток 5А напряжение 220В AC, которые должны устанавливаться на клеммных рейках функциональных шкафов (шкафы промреле — входят в состав поставки ПТК); должен быть предусмотрен контроль исправности выходных каналов. При обнаружении повреждения выходной сигнал должен блокироваться.
После замены или добавления модуля его параметры должны загружаться автоматически.
Резерв по каналам ввода-вывода (модули должны быть установлены в шкафах ПТК), а также пространство в шкафах ПТК для установки дополнительных (не резервных) модулей ввода-вывода, должен составлять 20% (п.А4 Приложения А «Технические требования к функциям ПТК АСУ ТП «Сбор и первичная обработка информации» (РД 153-34.1-35.145-2003)).
1. Богданов Александр Владимирович. АСУ ТП, электростанций и подстанций.
3 уровня для составления сметной документации на ПНР, АСУ и слаботочных систем.
Сметчики часто составляют сметную документацию на пусконаладочные работы АСУ и слаботочных систем. Но на наших курсах мы видим, что многие не до конца понимают из каких уровней состоит эта работа. На самом деле существует 3 уровня:
Верхний уровень (диспетчерский). Это уровень управления, который относится к системе управления предприятием (АСУП).
На верхнем уровне осуществляется контроль за производством продукции и оптимизация по технико-экономическим и экономическим показателям. Верхний уровень АСУ ТП состоит из рабочих станций, серверов, пультов управления, и т. п.
В ряде случаев задачи верхнего и среднего уровней перекрываются и могут объединяться в один уровень.
Средний уровень (контроллерный). Уровень, состоящий из программируемых контроллеров, устройств ввода-вывода информации, источников питания, электрооборудования, сетей связи, блоков питания, систем противоаварийной защиты и автоматики и т.д.
Нижний уровень (уровень датчиков). Состоит из датчиков (измерительных преобразователей), измерительных приборов и исполнительных механизмов, установленных непосредственно на технологических объектах, предназначенных для контроля и управления технологическим процессом, преобразования, передачи и получения информации или управляющих воздействий.
Хотите узнать об этом подробнее? Тогда приглашаю вас на вебинаре «Как профессионально составлять сметы на ПНР».
Он пройдет в среду, 10 июня в 10:00 (МСК).
Мы подготовили программу, которая поможет разобраться не только с нормативными документами.
Структура АСУ ТП
Современная автоматизированная система управления объединяет высокие технологии, интегрированные в промышленность. Ее основными функциями является сбор данных, поддержка полученных параметров, блокировка ошибок, допущенных работниками предприятия, защита от аварийных ситуаций. Структура АСУ ТП проста и зачастую является трехуровневой.
АСУ ТП: первый уровень
Нижний уровень АСУ ТП складывается из различных датчиков, механизмов и станций распределения вводы/вывода. Деятельность данных технических средств направлена на получение конкретных показателей и их преобразования, с целью передачи на более высокие ступени.
Приборами нижнего уровня осуществляется первичная обработка информации, поступающей с оборудования, отслеживание нарушений. Затем датчики передают сигнал соответствующим контроллерам, где полученные параметры сопоставляются с зафиксированными данными.
АСУ ТП: средний уровень
Задача среднего уровня состоит в управлении и регулировании, запуске и отключении оборудования. К его функциям также относится обработка и хранение информации поступающей с нижних уровней. На основе полученных сведений контроллеры вырабатывают сигналы и передают их в высшие подсистемы.
На среднем уровне вычисляются не измеряемые параметры, к таковым относятся показатели качества продукции, происходит сведение материального баланса, архивация информации, генерация отчетности. В дополнительные задачи входит подробная диагностика, построение защиты от сбоев и изменение конфигурации локальных подсистем.
Верхний уровень
Третий уровень структуры АСУ ТП – целая управленческая система, которая контролирует промышленный и технологический процессы. Процедура контроля включает сбор сведений, предоставляемых с производственных участков, их накопление и последующую передачу на нижние ступени.
Реализация верхнего уровня происходит на основе серверов, рабочих и инженерных станций. Весь этот процесс происходит с участием операторов. Они контролируют технологическое оборудование через специально установленные мониторы и графические панели. Благодаря их наличию специалист может наблюдать за изменением технологических параметров, делать определенные выводы и вовремя принимать нужные решения. Главная задача верхнего уровня, оптимизировать экономические показатели, свести материальный баланс, составить план работы предприятия.
Основные характеристики АСУ ТП
В соответствие с данным каноническим определением АСУ ТП становится ясно, что это сложная система, которая состоит из множества технических и программных средств, которые связаны между собой, работают в рамках одной системы для контроля (измерения) и регулирования (воздействия) технологического объекта управления (технологический процесс).
АСУ ТП состоят из 5 составных модулей: технический блок, программное обеспечение, информационное обеспечение, организационное обеспечение, оперативный персонал.
Технический блок – это комплекс технических средств получения информации о состоянии технологического процесса, формирования и передачи информации, локального регулирования и управления вычислительной техники, представления информации оперативному персоналу, передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ, исполнительные устройства.
Обычно выделяют следующие основные технические и аппаратные средства, используемые для построения АСУ ТП на предприятии:
Программное обеспечение – это комплекс специальных и общих программ, используемых в АСУ ТП. Общее программное обеспечение – организующие и транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и т. д. Специальное программное обеспечение – программы контроля и управления, реализующие функции АСУ ТП. Комплекс программных продуктов, обеспечивающих работу систем сбора, мониторинга, обработки, отображения информации о технологическом процессе называют также SCADA-системой. Иногда под SCADA-системой понимают весь комплекс программного обеспечения АСУ ТП. SCADA-системы устанавливают на компьютеры, за которыми работают операторы АСУ ТП и на которых происходит визуализация технологического процесса, на которых можно регулировать и менять параметры и установки АСУ ТП.
Информационное обеспечение АСУ ТП – это единая система классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации, справочная и оперативная информация. Организационное обеспечение – описание функциональной, технической и организационной структур, инструкции и регламенты для оперативного персонала. Оперативный персонал – технологи-операторы, осуществляющие управление ТОУ, эксплуатационный персонал, обеспечивающий заданное функционирование системы в целом.
Функции АСУ ТП довольно обширны и зависят от конкретного объекта автоматизации. Однако все эти функции принято делить на три категории: информационные, управляющие и вспомогательные функции АСУ ТП.
К информационным относят функции, главным содержанием которых является сбор, предварительная обработка, хранение, передача и представление информации пользователям в удобном для них виде. Пользователями могут быть люди, а также различные функциональные задачи.
В состав типовых информационных функций АСУ ТП входят:
К управляющим функциям АСУ ТП относятся функции, результатами которых является выработка и реализация управляющих воздействий на объект управления.
Типовыми управляющими функциями АСУ ТП являются:
Существует 3 уровня функционирования системы АСУ ТП на предприятии, условно их можно разделить на: нижний, средний и верхний.
На нижнем уровне происходит сбор информации о состоянии объекта управления и выработка управляющих воздействий на него. К нижнему уровню относятся датчики, счетчики, преобразователи, клапаны и т.д., то есть все, что непосредственно контактирует с объектом управления. На среднем уровне происходит сбор информации с нижнего уровня, ее обработка в соответствие с необходимыми критериями и передача информации на регулирующие элементы АСУ ТП. Технически работу среднего уровня АСУ ТП обеспечивают программируемые логические контроллеры (ПЛК), которые являются своеобразным мозгом АСУ ТП. На верхнем уровне происходит визуализация технологического процесса, здесь могут быть изменены параметры и установки ТП. Наблюдение и управление ТП происходит с помощью компьютеров с установленными на них программными продуктами (SCADA-системами).
Очевидно, что АСУ ТП индивидуальны для каждого предприятия, поскольку изначальные данные, цели создания АСУ ТП, сами технологические процессы (их построение, материальная база, объем и частота процессов и т.д.) различаются у всех клиентов. Точно также очевидно, что создание АСУ ТП требует специальных знаний, в том числе для проектирования и внедрения АСУ ТП.
Процесс создания АСУ ТП можно разделить на следующие этапы:
То есть, процесс создания АСУ ТП требует от предприятий не только приобретения технических средств и программного обеспечения, но также требует привлечения подрядчика, который окажет следующие виды услуг: спроектирует АСУ ТП для предприятия (в том числе определит перечень необходимых программных и технических средств, разработает планы размещения оборудования, разработает алгоритмы и всю необходимую информацию для обслуживающего персонала), произведёт внедрение и настройку АСУ ТП на предприятии (в том числе осуществление работ по установке необходимых программных и технических средств, строительные и электромонтажные работы, пуско-наладочные работы и т.д.), организует обучение персонала компании-заказчика и обслуживание системы АСУ ТП на предприятии и т.д.. Естественно, что в зависимости от компетенций сотрудников компании-заказчика перечень работ может изменяться, однако чаще всего компании проектировщики АСУ ТП осуществляют полный цикл инжиниринговых работ (описан выше).
Соответственно говоря о российском рынке АСУ ТП необходимо иметь в виду, что рынок условно можно поделить на 3 больших сегмента:
Как правило, компании на рынке АСУ ТП занимаются только чем-то одним: или производят какие-либо технические средства, либо разрабатывают программное обеспечение, либо оказываются инжиниринговые услуги по проектированию и внедрению АСУ ТП. Однако, на рынке существуют такие компании, которые способны делать «под ключ» проекты по разработке АСУ ТП на предприятии, то есть такие компании занимаются производством всех или почти всех видов технических и программных средств для АСУ ТП, а также оказывают инжиниринговые услуги по проектированию и внедрению АСУ ТП.
Данная информация является выдержкой из проведенного исследования. Для актуализации данных отправьте заявку.
Структура АСУ ТП
Современная система атоматического управления технологическим процессом представляет собой сложный комплекс оборудования и программного обеспечения. Как правило, различают два уровня АСУ ТП: верхний и нижний.
Нижний уровень состоит из системы контроллеров, которые собирают информацию о всех технологических процессах, которые происходят на производстве, и передают на верхний уровень.
Верхний уровень АСУ ТП реализован на рабочих станциях и серверах. По сути, верхний уровень АСУ ТП представлен специализированным программным обеспечением, которое обеспечивает обратную связь между диспетчером или оператором и элементами нижнего уровня АСУ ТП.
Иногда в рамках нижнего уровня АСУ ТП различают непосредственно нижний уровень (реализованный на микроконтроллерах) и средний (реализованный на контроллерах). Тем не менее, чаще всего такого различия не делают.
АСУ ТП: нижний уровень
Нижний уровень АСУ ТП обеспечивает контроль параметров технологических процессов и непосредственное управление оборудованием. 
Кроме этого, именно на нижнем уровне реализуются такие возможности современных АСУ ТП, как автоматический пуск и остановка оборудования с целью предотвращения аварийных ситуаций.
Контроллеры нижнего уровня АСУ ТП обеспечивают первичную обработку информации, которая поступает с оборудования, и отслеживают нарушение параметров технологических процессов или их соответствие заданным величинам.
Непосредственный контроль производственных процессов и их параметров (вес компонентов смеси, их расход, давление, частота вращения и другие) осуществляется системой датчиков. Сигналы от датчиков поступают в соответствующие контроллеры, в которых происходит сравнение параметров сигнала датчика с запрограммированными параметрами.
Большинство контроллеров не имеют собственных средств визуализации. Принцип их работы базируется на релейно-контактных схемах. Различия между контроллерами в первую очередь основаны на встроенном языке программирования и дополнительных функциях аппаратной части.
В зависимости от показателя датчика, и его соответствия заданным параметрам, контроллер передает сигнал на другие компоненты системы для выполнения необходимых действий. Последовательность прохождения сигнала основана на программном обеспечении нижнего уровня АСУ ТП. Одновременно информация поступает на верхний уровень АСУ ТП для дальнейшего анализа, визуализации и, при необходимости, вмешательства диспетчера или оператора в технологический процесс.
Программирование контроллера Fatek для подключения 16 входящих и 16 исходящих сигналов
Программирование контроллера Siemens для подключения 16 входящих и 16 исходящих сигналов
АСУ ТП: верхний уровень 
Верхний уровень автоматической системы управления обеспечивает широкие возможности визуализации и взаимодействия системы АСУ ТП с человеком (диспетчером или оператором).
В первую очередь программное обеспечение и оборудование верхнего уровня реализует информационные функции (сбор, обработку, хранение и выдачу информации по требованию оператора). При этом в систему поступает не только информация о параметрах технологических процессов, и моментах срабатывания автоматики безопасности, но также информация о внешнем вмешательстве персонала в работу установки.
Кроме этого, с помощью программного обеспечения верхнего уровня осуществляется дистанционное управление оборудованием БСУ и настройка параметров системы управления.
Субстратом визуализации технологических процессов, которые происходят на предприятии, является система компьютеров и специализированных мониторов. На мониторах отображаются изменения параметров и этапы срабатывания оборудования.
Количество параметров, которые выводятся на мониторы, частота изменения данных на мониторах и другие параметры программируются индивидуально, в зависимости от потребностей конкретного производства.
Типовое ПО для визуализации процессов котельной
Типовое ПО для визуализации процессов БСУ
АСУ ТП: разработка программного обеспечения
Разработка программного обеспечения верхнего и нижнего уровней АСУ ТП представляет собой комплексный процесс, который начинается на этапе изучения объекта автоматизации.
Специалисты определяют объективное текущее состояние производства, и на основе полученных данных составляют и согласовывают с заказчиком техническое задание по автоматизации и предварительную смету работ.
После утверждения предварительного технического задания происходит подбор необходимых технических средств, необходимых для автоматизации. Подбор оборудования основан на принципе оптимального соотношения цены и качества и максимального соответствия задачам, поставленным в техническом задании, и совместимости с программным обеспечением.
На этапе разработки проектной документации составляются схемы электрических цепей и соединений, описание базы данных и алгоритмов управления системой.
Непосредственно разработка программ проводится по отдельности для нижнего и верхнего уровня АСУ ТП. Для нижнего уровня составляются алгоритмы управления технологическим оборудованием. Для верхнего разрабатываются алгоритмы сбора и обработки информации.
В процессе разработки учитываются все необходимые параметры, возможные величины их изменения и структура логических цепочек технологических процессов. Затем происходит сложный процесс комплексной интеграции программного обеспечения верхнего и нижнего уровня АСУ ТП, в результате чего обе системы функционируют как единое целое.
Преимущества АСУ ТП от компании ИЦ Промсервис
Система автоматического управления от компании ИЦ Промсервис и ее программное обеспечение выгодно отличается повышенной функциональностью, надежностью и оптимальной стоимостью.
На нижнем уровне АСУ ТП программное обеспечение от ИЦ Промсервис позволяет эффективно выполнять в автоматическом режиме технологические блокировки, необходимые для исключения аварийных ситуаций на оборудовании. Управление весовым оборудованием осуществляется наиболее оптимальным способом, с точным учетом дозирования компонентов смесей.
Коррекция количества химических добавок производится автоматически в зависимости от сезона и температуры наружного воздуха. Коррекция водно-цементного соотношения также происходит автоматически и зависит от показателей датчиков, определяющих влажность элементов смеси.
Программное обеспечение верхнего уровня автоматической системы управления разработки компании ИЦ Промсервис характеризуется широким спектром уникальных функций по сбору, хранению и выдаче информации.
АСУ ТП, которую предлагает ИЦ Промсервис, обеспечивает автоматическую печать накладных и паспортов качества, а также автоматическую рассылку наиболее важной информации в виде SMS сообщений ответственным лицам.
Неограниченная по количеству возможных рецептов база данных и гибкие возможности программирования каждого рецепта обеспечивают высочайшее качество готовых смесей.
Разработка программного обеспечения АСУ ТП проводится опытными специалистами. Высокая квалификация сотрудников ИЦ Промсервис подтверждается не только сертификатами ведущих профильных семинаров России и Западной Европы, но и реальным опытом более 100 успешных автоматизаций на предприятиях России и стран СНГ.
Элементы программного обеспечения АСУ ТП от ИЦ Промсервис идеально взаимодействуют между собой, создавая эффективную целостную современную систему автоматического управления. Оптимальная стоимость позволяет утверждать, что АСУ ТП от компании ИЦ Промсервис – это наиболее удачный выбор на рынке программного обеспечения в странах СНГ.