Аналіз АСУ ТП, як об'єкту МЗ, дозволяє сформулювати деякі загальні принципи організації робіт по метрологічному забезпеченню АСУ ТП.

1. Метрологічне забезпечення АСУ ТП повинне охоплювати всі види перетворення інформації і сигналів в системах. Це можливо здійснити, базуючись при розробці структурних схем систем на коректному обстеженні об'єкту автоматизації, за допомогою атестованих методик виконання вимірювань, або його моделюванні.

2. В даний час вимоги МЗ АСУТП можна, в основному, розповсюдити на технічні засоби систем і інформаційні для вимірника канали. Специфічні труднощі виникають тут при детальнішому розгляді систем, що мають в своєму складі як засоби вимірювань, так і пристрої, що не відносяться до них (обчислювальна техніка). Розповсюдження ж вимог метрології на канали і пристрої, які здійснюють функції, що управляють, коли буде розроблена відповідна нормативна база.

3. Метрологічне забезпечення АСУ ТП повинне містити єдиний комплекс нормованих МХ і показників точності для всіх ланок системи в цілому повинен відображати випадковий характер похибок що виникають в АСУ ТП, і забезпечувати можливість обґрунтованої оцінки розрахунковим шляхом МХ ланок, а також оцінки показників точності результатів вимірювання, контролю управління, здійснюваних системами, з урахуванням дії на різні ланки систем різних по характеру і величині впливаючих чинників.

4. Метрологічне забезпечення АСУ ТП повинне містити три складові частини:

l методики проведення робіт;

l технічні засоби МЗ;

l структуру організації робіт по МЗ, що особливо важливе при метрологічній атестації систем.

При організації робіт по МЗ АСУ ТП слід більш повно враховувати як конкретні властивості систем, так і деякі особливості їх проектування і експлуатації, які зводяться до наступного:

1. Оскільки у ряді випадків не забезпечується єдиний підхід до проблем нормування МХ засобів вимірювань, контролюючих технологічні процеси і сировину, а також окремих компонентів системи, що приводить до метрологічної несумісності при їх використанні у вимірювальних каналах (ПК) АСУ ТП, необхідно максимально використовувати що випускаються в рамках ГСП агрегатовані комплекси, мінімально урізноманітнити вживані методи вимірювань, що зведе до мінімуму відмінності в номенклатурі МХ використовуваних систем вимірювання і методів їх нормування.

2. Оскільки наявні відомості про характеристики вимірюваних величин різних технологічних процесів часто недостатні для науково обґрунтованого проектування системи, то при вирішенні питань застосування конкретних технічних засобів на стадії розробки ТЗ і технічного проекту АСУ ТП необхідно проводити додаткові дослідницькі роботи по уточненню методик виконання вимірювань, а якщо буде потрібно, то і їх атестації.

3. У тих випадках, коли методики розрахунку МХ вимірювальних каналів по МХ їх ланок і інших розрахункових методиках неможливо застосувати для розрахунку МХ вимірювального каналу АСУ ТП в цілому, слідує такий розрахунок проводити для окремих частин каналу з подальшою стиковкою для отримання МХ каналу в цілому. При неможливості проведення і таких розрахунків слід визначити МХ експериментально на макетах ПК або в процесі дослідної експлуатації АСУ ТП.

4. Методики випробувань і перевірки ПК АСУ ТП повинні бути орієнтовані на використання зразкових СІ, що випускаються в країні. Бракуючі зразкові СІ повинні бути розроблені і атестовані до початку випробувань СІ.

5. Нормативно-технічна документація, що регламентує порядок проведення випробувань будь-якого вигляду (внутрішніх, відомчих, міжвідомчих), метрологічну експертизу систем і метрологічний нагляд за ними в процесі експлуатації, повинна бути розроблена як мінімум на рівні стандартів підприємства.

Метрологічна атестація (МА) систем - дослідження, направлене на визначення дійсних МХ даного екземпляра або типу системи в реальних умовах експлуатації складання документа, який засвідчує МХ, визначені в процесі МА.

Відповідно до основоположних рекомендацій ВНІЇМІУС підприємство, що експлуатує систему, зобов'язане представити організації, провідною МА, відомості експлуатаційних властивостях систем, які повинні враховуватися при організації досліджень МХ конкретних ПК.

Найбільш істотними з них є:

l характеристики перешкод, що діють на окремі агрегатовані СІ, що входять систему, і способи захисту від них; номенклатура зовнішніх впливаючих величин;

l наявність штатних (вбудованих в систему) засобів перевірки і контролю окремих ПК;

l можливості проведення перевірки і контролю окремих ПК;

l можливості проведення перевірки окремих каналів системи перед початком і під час експлуатації;

l можливості автоматичного введення поправок на систематичну складову погрішності при експлуатації системи; можливість поблочної перевірки агрегатних СІ.

Дослідженню або метрологічній атестації передує розробка програми МА, яка, як правило, складається з наступних розділів:

l цілі і завдання МА АСУ ТП;

l вимоги до формування ГИК, належних МА;

l вимоги до зразків і допоміжні МІ;

l вимоги до технічної документації і експериментальних досліджень ГИК;

l методика проведення МА;

l порядок організації і розподіл робіт.

Основним результатом, який повинен бути отриманий в процесі МА, є встановлення реальних МХ, що нормуються і визначуваних для каналу в цілому. Їх можна встановлювати на основі експерименту, а також шляхом розрахунку по МХ агрегатованих СІ, що входять в систему.

Одним з найбільш серйозних етапів при проведенні атестації є аналіз технічної документації, що є в системі. Окрім звичайної процедури метрологічної експертизи, необхідно встановити тривалість міжперевірочних інтервалів, ступінь зручності використання і повноту для споживача експлуатаційної документації, звернувши особливу увагу на можливість МО системи органами відомчої і державної метрологічної служби.

В процесі експериментального дослідження системи вирішуються основні завдання МА. Кросове забезпечення поетапного виконання основних вимірювальних процедур, передбачених методиками виконання вимірювань, атестованими заздалегідь відомчою або державною метрологічною службою, необхідно також звернути увагу:

l визначення раціонального об'єму вибірок;

l визначення оптимального, в крайньому випадку - мінімальної кількості по діапазону вимірювань, що проводяться, а також способів апроксимації результатів вимірювань встановлення кількості спостережень в досліджуваних точках діапазону вимірювання ГИК; встановлення вимог до режиму вимірювань і їх послідовності в часі; встановлення початкових даних і умов для визначення показників точності ГИК; визначення виду представлення погрішностей і способів обробки результатів вимірювань.

Завершивши експеримент, можна провести аналіз МЗ системи за наслідками МА, звернувши увагу на експлуатаційну і метрологічну сумісність агрегатованих СІ, що входять в систему.

За наслідками МА розробляється методика періодичної перевірки і вирішуються питання метрологічного нагляду за конкретними ПК. Методика повинна відповідати ГОСТ. Організація метрологічного нагляду передбачає наступне:

l ПК АСУ ТП, вимірювальна інформація від яких використовується для визначення найважливіших технічних, техніко-економічних показників об'єкту, а також для регулювання параметрів, що визначають якість продукції, що випускається, або оптимальні режими роботи устаткування, повинні проходити державну перевірку

l ПК, які встановлюють факт змін фізичної величини без кількісної оцінки цієї зміни і що вважаються неістотними або що володіють низькою точністю, можуть бути віднесені до індикаторних. Перевірка таких каналів не проводиться, а їх перелік повинен узгоджуватися з метрологічним органом Держстандарту, провідним МА, і затверджуватися головним метрологом підприємства, що експлуатує систему;

l ПК, що входять до складу багатоканальних АСУ ТП і не відповідні описаним вище каналам, проходять, як правило, відомчу перевірку. Метрологічні дослідження бажано проводити поканально або на представницьких вибірках каналів з обов'язковим обліком впливаючих величин. Досліджувана система повинна мати безперервне напрацювання до початку МА не менше 6 мес, проте технічною документацією можуть бути передбачені і інші терміни напрацювання системи.

3. Проектуванню програмного забезпечення АСУ ТП передує алгоритмізація виробничого процесу (АВП) - складання його математичного опису (математичній моделі). Джерелом початкової інформації для АВП служать теоретичні і експериментальні дані, а також евристичні неформальні відомості про процес, що вивчається. Цю інформацію можна отримати заздалегідь (апріорні дані) і безпосередньо в процесі дослідження (апостеріорні дані). Істотну роль у вивченні складних процесів грає людина - фахівець в даній області, що накладає відбиток індивідуальності на схему АВП, роблячи її найбільш раціональною для даного ТОУ і конкретних умов дослідження. Проте, існує загальновизнана схема АВП, що містить наступні етапи:

- попередній аналіз завдання алгоритмізації і об'єкту дослідження (з'ясовуються цілі і основні етапи дослідження, оцінюється очікувана економічна ефективність і доцільності прийнятої схеми вивчення об'єкту і результатів його алгоритмічного аналізу);

- структурний опис досліджуваного виробничого процесу (на цьому етапі застосовуються методи мережевих уявлень - схеми, графи для відображення зв'язків між параметрами і елементами виробничого процесу);

- теоретичний аналіз рівнянь зв'язку між параметрами процесу і експериментальне визначення статичних і динамічних характеристик процесу (на цьому етапі використовуються методи ідентифікації);

- моделювання процесу і перевірка адекватності (відповідності) математичного опису реальному виробництву;

- аналіз отриманої математичної моделі і виробітку рекомендацій по поліпшенню виробничого процесу;

- формулювання оптимальних алгоритмів на підставі рекомендацій попереднього етапу;

- перевірку і коректування отриманих результатів в умовах експлуатації системи.

Розробка СВІО, як складової частини АСУ ТП, регламентується документами що визначають розробку АСУ ТП (зокрема Державними стандартами на автоматизовані системи управління технологічними процесами). В той же час і на нього розповсюджується дія документів Єдиної системи програмної документації, що обумовлюють стадія розробки, етапи і зміст робіт, а також види програм і програмних документів. Практично стадії створення СВІО по найменуванню ті ж, що і стадії створення АСУ ТП в цілому. При цьому допускається об'єднувати, виключати етапи робіт і (або) їх зміст, а також вводити інші етапи робіт за узгодженням із замовником.

Випуск технічного завдання на СВІО здійснюється на стадії розробки технічного проекту АСУ ТП і, таким чином, зрушений щодо закінчення розробки технічного завдання на систему в цілому. Роботи, що проводяться на стадії технічного завдання для АСУ ТП в цілому, включають наступні етапи:

l попереднє обстеження технологічного процесу, що автоматизується;

l передпроектні науково-дослідні роботи;

l ескізна розробка АСУ ТП;

l розробка технічного завдання на створення АСУ ТП.

На цій стадії передпроектних робіт проводяться теоретичні дослідження найбільш складних завдань управління для попереднього вибору відповідних методів їх рішення. Результатом досліджень повинні бути опис об'єкту управління і розробка завдання на проведення експериментальних досліджень, в якому містяться:

l методика проведення експерименту;

l методика обробки експериментальних даних;

l форма представлення результатів експериментальних досліджень.

Перед проведенням експериментальних досліджень уточнюються параметри основного експерименту: необхідні величини обурень, частота і похибка вимірювань, тривалість і кількість дослідів і тому подібне Дається попередня оцінка виконуваній умові, що визначають достовірність інформації (оцінюється стаціонарність випадкових процесів, відтворюваність станів об'єкту, необхідних для основного експерименту). Потім виходить і обробляється вся інформація, визначена завданням на експериментальні дослідження. Після обробки даних проводяться контрольні дослідження. Етап експериментальних досліджень передбачає отримання залежностей (параметрів), складання або уточнення схеми експерименту і її опис, уточнення методики обробки отриманих експериментальних даних, отримання первинних експериментальних даних.

На основі аналізу технологічного процесу як об'єкту управління і аналізу інформаційних потоків формулюється критерій управління і обмеження, розробляються попередні математичні моделі, формулюється завдання синтезу алгоритмів контролю і управління, здійснюється попередній вибір методів їх рішення

Розробка математичних моделей для АСУ ТП включає:

l технологічну схему процесу, в якій окремо зображаються всі основні параметри або агрегати, відносно яких реалізуються функції АСУ ТП, і показуються матеріальні і енергетичні потоки з позначенням на них всіх величин, необхідних для характеристики відповідних потоків;

l опис перетворень речовин і енергії, здійснюваних в технологічному процесі;

l системи рівнянь в аналітичній формі для кожного з пристроїв, апаратів і агрегатів технологічного устаткування;

l таблицю величин з вказівкою найменування величини, що позначається, її розмірності, діапазону зміни для змінних величин, значення і точності визначення цього значення для постійних величин, способу визначення величини;

l способи визначення невідомих функцій, що входять в системи рівнянь, якщо ці функції можливо або доцільно визначати лише в ході функціонування АСУ ТП.

Для синтезу алгоритмів управління необхідно встановити розрахунковий інтервал управління (повний розрахунковий час підсумовування показників ефективності для обчислення критерію управління) і здійснити декомпозицію (розкладання) загального завдання управління на еквівалентну множину простіших завдань. На етапі ескізної розробки здійснюється розробка функціонально-алгоритмічної структури, попередній синтез основних алгоритмів контролю і управління. На цьому етапі дуже корисна експериментальна перевірка алгоритмів управління на установках, що діють. Таким чином, на етапі технічного завдання на систему в цілому розробляється повний перелік функціональних завдань, для вирішення яких призначена система. На етапі технічного проекту при системотехнічному синтезі АСУ ТП розробляються постановки для всіх завдань, що вирішуються системою. Після визначення переліку ініціативних вимірюваних сигналів, схем інформаційних потоків і складу інформаційного керівника - комплексу переходять до завершення фази Технічне завдання на спеціальне математичне (програмне) і інформаційне забезпечення. Завершення решти стадій СВІО співпадає із завершенням основних стадій розробки АСУ ТП в цілому. Використана література:

1. И.А. Елизаров, Ю.Ф. Мартемьянов, А.Г. Схиртладзе, С.В. Фролов Технические средства автоматизации. Программно-технические комплексы и контроллеры: Учебное пособие. М.: "Издательство Машиностроение-1", 2004. 180 с.

2. Програмне забезпечення комп'ютерно-інтегрованих технологій. Методичні вказівки до практичних занять для студентів спеціальності "Автоматизоване управління технологічними процесами" денної та заочі форми навчання/ О.М. Решетило - Луцьк : ЛДТУ, 2003. - 108 с.

3. Борисенко О.А. Керуючі системи: Нав. посібник: -К: Центр навчальної літератури, 2004. -216с.

4. Информационные технологии в наукоемком машиностроении. Компьютерное обеспечение индустриального бизнеса. /Под общ. ред. А.Г. Братухина. Киев: Техніка. 2001.

5. Норенков И.Н. Основы автоматизированного проектирования. Учебник для вузов. 2-е издание. - М: Изд-во МГТУ им. Н.З. Баумана, 2002. - 336 с.

Страницы: 1, 2