Автоматизированные системы управления

Оснащение газораспределительных пунктов (ГРП, ГРПБ), шкафных и блочных узлов учета расхода газа (ШУУРГ, БУУРГ) автоматизированными системами дистанционного управления технологическим процессом распределения газа и коммерческого учета потребления газа.

Цели автоматизации управления

В общем случае, систему управления можно рассматривать в виде совокупности взаимосвязанных
управленческих процессов и объектов. Обобщенной целью автоматизации управления является
повышение эффективности использования потенциальных возможностей объекта управления.
Таким образом, можно выделить ряд целей:

Предоставление лицу, принимающему решение (ЛПР), релевантных данных для принятия решений
Ускорение выполнения отдельных операций по сбору и обработке данных
Снижение количества решений, которые должно принимать ЛПР
Повышение уровня контроля и исполнительской дисциплины
Повышение оперативности управления
Снижение затрат ЛПР на выполнение вспомогательных процессов
Повышение степени обоснованности принимаемых решений

Жизненный цикл АСУ

Стандарт ГОСТ 34.601-90 предусматривает следующие стадии и этапы создания автоматизированной системы:

Формирование требований к АС
Обследование объекта и обоснование необходимости создания АС
Формирование требований пользователя к АС
Оформление отчета о выполнении работ и заявки на разработку АС
Разработка концепции АС
Изучение объекта
Проведение необходимых научно-исследовательских работ
Разработка вариантов концепции АС и выбор варианта концепции АС, удовлетворяющего
требованиям пользователей
Оформление отчета о проделанной работе
Техническое задание
Разработка и утверждение технического задания на создание АС
Эскизный проект
Разработка предварительных проектных решений по системе и её частям
Разработка документации на АС и её части
Технический проект
Разработка проектных решений по системе и её частям
Разработка документации на АС и её части
Разработка и оформление документации на поставку комплектующих изделий
Разработка заданий на проектирование в смежных частях проекта
Рабочая документация
Разработка рабочей документации на АС и её части
Разработка и адаптация программ
Ввод в действие
Подготовка объекта автоматизации
Подготовка персонала
Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами,
программно-техническими комплексами, информационными изделиями)
Строительно-монтажные работы
Пусконаладочные работы
Проведение предварительных испытаний
Проведение опытной эксплуатации
Проведение приёмочных испытанийruen
Сопровождение АС.
Выполнение работ в соответствии с гарантийными обязательствами
Послегарантийное обслуживание

Эскизный, технический проекты и рабочая документация — это последовательное построение все
более точных проектных решений. Допускается исключать стадию «Эскизный проект» и отдельные
этапы работ на всех стадиях, объединять стадии «Технический проект» и «Рабочая документация»
в «Технорабочий проект», параллельно выполнять различные этапы и работы, включать дополнительные.

Данный стандарт не вполне подходит для проведения разработок в настоящее время: многие процессы
отражены недостаточно, а некоторые положения устарели.

Состав АСУ

В состав АСУ входят следующие виды обеспечений: информационное, программное, техническое,
организационное, метрологическое, правовое и лингвистическое.
Основные классификационные признаки

Основными классификационными признаками, определяющими вид АСУ, являются:

сфера функционирования объекта управления (промышленность, строительство, транспорт,
сельское хозяйство, непромышленная сфера и т. д.)
вид управляемого процесса (технологический, организационный, экономический и т. д.);
уровень в системе государственного управления, включения управление народным хозяйством
в соответствии с действующими схемами управления отраслями (для промышленности: отрасль
(министерство), всесоюзное объединение, всесоюзное промышленное объединение,
научно-производственное объединение, предприятие (организация), производство, цех, участок,
технологический агрегат).

Функции АСУ

Функции АСУ устанавливают в техническом задании на создание конкретной АСУ на основе анализа целей
управления, заданных ресурсов для их достижения, ожидаемого эффекта от автоматизации и в
соответствии со стандартами, распространяющимися на данный вид АСУ. Каждая функция АСУ реализуется
совокупностью комплексов задач, отдельных задач и операций. Функции АСУ в общем случае включают в
себя следующие элементы (действия):

планирование и (или) прогнозирование;
учет, контроль, анализ;
координацию и (или) регулирование.

Необходимый состав элементов выбирают в зависимости от вида конкретной АСУ. Функции АСУ можно объединять
в подсистемы по функциональному и другим признакам.
Функции при формировании управляющих воздействий

Функции обработки информации (вычислительные функции) — осуществляют учет, контроль, хранение, поиск,
отображение, тиражирование, преобразование формы информации;
Функции обмена (передачи) информации — связаны с доведением выработанных управляющих воздействий до
ОУ и обменом информацией с ЛПР;
Группа функций принятия решения (преобразование содержания информации) — создание новой информации
в ходе анализа, прогнозирования или оперативного управления объектом

Классы структур АСУ

В сфере промышленного производства с позиций управления можно выделить следующие основные классы структур
систем управления: децентрализованную, централизованную, централизованную рассредоточенную и иерархическую.
Децентрализованная структура

Построение си­стемы с такой структурой эффективно при автоматизации техно­логически независимых объектов
управления по материальным, энергетическим, информационным и другим ресурсам. Такая система представляет
собой совокупность нескольких независи­мых систем со своей информационной и алгоритмической базой.

Для выработки управляющего воздействия на каждый объект управления необходима инфор­мация о состоянии
только этого объекта.

Централизованная структура

Централизованная структура осуществляет реа­лизацию всех процессов уп­равления объектами в едином органе
управления, который осуществляет сбор и обработку информации об управляемых объектах и на основе их анализа
в соответствии с критериями системы вырабатывает управ­ляющие сигналы. Появление этого класса структур
связано с увеличением числа контролируемых, регулируемых и уп­равляемых параметров и, как правило,
с территориальной рассредоточенностью объекта управления.

Достоинствами централизованной структуры являются достаточно простая реализация процессов информационного
взаимодействия; принципиальная возможность оптимального управления системой в целом; достаточно легкая
коррекция оперативно изменяемых входных параметров; возможность достижения максимальной эксплуатационной
эффективности при минимальной избы­точности технических средств управления.

Недостатки централизованной структуры следующие: необхо­димость высокой надежности и производительности
технических средств управления для достижения приемлемого качества управления; высокая суммарная
протяженность каналов связи при наличии территориальной рассредоточенности объектов управления.

Централизованная рассредоточенная структура

Основная особенность данной структуры — сохранение принципа централизованного управления,
то есть выработка управляющих воздействий на каждый объект управления на основе информации о состояниях
всей совокупности объектов управления. Некоторые функциональные устройства системы управления являются
общими для всех каналов системы и с помощью коммутаторов под­ключаются к индивидуальным устройствам
канала, образуя замкнутый контур управления.

Алгоритм управления в этом случае состоит из совокупности взаимосвязанных алгоритмов управления объектами,
которые реализуются совокупностью взаимно связанных органов упра­вления. В процессе функционирования каждый
управляющий орган производит прием и обработку соответствующей информации, а также выдачу управляющих сигналов
на подчиненные объекты. Для реализации функций управления каждый локаль­ный орган по мере необходимости
вступает в процесс информа­ционного взаимодействия с другими органами управления. До­стоинства такой структуры:
снижение требований к производи­тельности и надежности каждого центра обработки и управления без ущерба для
качества управления; снижение суммарной про­тяженности каналов связи.

Недостатки системы в следующем: усложнение информацион­ных процессов в системе управления из-за необходимости
обмена данными между центрами обработки и управления, а также корректировка хранимой информации; избыточность
техниче­ских средств, предназначенных для обработки информации; сложность синхронизации процессов обмена информацией.
Иерархическая структура

С ростом числа задач управления в сложных системах значительно увеличивается объем переработанной информации и
повышается сложность алгоритмов управления. В результате осуществлять управление централизо­ванно невозможно,
так как имеет место несоответствие между сложностью управляемого объекта и способностью любого упра­вляющего
органа получать и перерабатывать информацию.

Кроме того, в таких системах можно выделить следующие группы задач, каждая из которых характеризуется
соответствующими требованиями по времени реакции на события, происхо­дящие в управляемом процессе:

задачи сбора данных с объекта управления и прямого цифрового управления (время реакции, секунды, доли секунды);
задачи экстремального управления, связанные с расчётами желаемых параметров управляемого процесса и требуемых
значений уставок регуляторов, с логиче­скими задачами пуска и остановки агрегатов и др. (время
реакции — секунды, минуты);
задачи оптимизации и адаптивного управления процессами, технико-экономические задачи (время реакции —
несколько секунд);
информационные задачи для адми­нистративного управления, задачи диспетчеризации и координа­ции в масштабах
цеха, предприятия, задачи планирования и др. (время реакции — часы).

Очевидно, что иерархия задач управления приводит к необхо­димости создания иерархической системы средств управления.
Такое разделение, позволяя справиться с информационными трудностями для каждого местного органа управления, порождает
необходимость согласования принимаемых этими органами реше­ний, то есть создания над ними нового управляющего органа.
На каждом уровне должно быть обеспечено максимальное соответствие характеристик технических средств заданному классу
задач.

Кроме того, многие производственные системы имеют соб­ственную иерархию, возникающую под влиянием объективных тенденций
научно-технического прогресса, концентрации и специализации производства, способствующих повышению эффектив­ности
общественного производства. Чаще всего иерархическая структура объекта управления не совпадает с иерархией системы
управления. Следовательно, по мере роста сложности систем выстраивается иерархическая пирамида управления. Управляемые
процессы в сложном объекте управления требуют своевременного формирования правильных решений, которые приводили бы к
поставленным целям, принимались бы своевременно, были бы взаимно согласованы. Каждое такое решение требует постановки
соответствующей задачи управления. Их совокупность образует иерархию задач управления, которая в ряде случаев
значительно сложнее иерархии объекта управления.
Виды АСУ

Автоматизированная система управления технологическим процессом или АСУ ТП — решает задачи оперативного управления
и контроля техническими объектами в промышленности, энергетике, на транспорте.
Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая
основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику. Осуществляет краткосрочное планирование выпуска
с учётом производственных мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса. Для решения
этих задач применяются MIS и MES-системы, а также LIMS-системы.