Определение и структура автоматизированной системы управления технологическими процессами

Под автоматизированными системами управления технологическими процессами понимаются человеко-машинные системы управления, обеспечивающие автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием.

АСУ ТП строятся на основе отказоустойчивой, высоконадежной вычислительной техники промышленного исполнения для долговременной, круглосуточной эксплуатации на технологических объектах, для которых последствия отказа представляют серьезную угрозу для оборудования, а также жизни и здоровья людей. Современные международные стандарты безопасности предписывают возлагать на автоматизированные системы управления технологическими процессами и задачи по их защите.

В целом АСУ ТП должна обеспечивать:

• постоянный контроль параметров технологического процесса и управление режимами для поддержания их регламентированных значений;
• регистрацию срабатывания и контроль работоспособности средств ПАЗ;
• постоянный анализ изменения параметров в сторону критических
  значений и прогнозирование возможной аварии;
• срабатывание средств управления и ПАЗ, прекращающих развитие опасной ситуации;
• срабатывание средств локализации и ликвидации аварий, выбор и реализацию оптимальных управляющих воздействий;
• проведение операций безаварийного пуска, остановки и всех необходимых для этого переключений;
• выдачу информации о состоянии безопасности на объекте в вышестоящую систему управления.

Функционально АСУ ТП включает в себя три уровня (рис. 1).

Рисунок 1. Структура АСУ ТП

Первый уровень образуют датчики съема технологической информации, исполнительные устройства и измерительные приборы, которые обеспечивают выработку первичной информации о состоянии технологического процесса, являющейся входной информацией для второго уровня. Второй уровень образуют станции управления процессом, которые строятся на базе программируемых под конкретную задачу логических контроллеров (ПЛК).

В такой сети все узлы, в данном случае ПЛК, равноправны и при выходе из строя любого контроллера работоспособность остальных устройств сохраняется. Третий уровень (верхний; уровень диспетчеризации) в АСУ ТП традиционно строится на базе специального программного обеспечения SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition – диспетчерское управление и сбор данных).

Разделение функций между РСУ и ПАЗ происходит на втором уровне (уровень контроллеров управления процессом), при этом выход из строя РСУ не должен влиять на работоспособность системы ПАЗ. Особая роль в диагностировании состояния производственного процесса отводится измерительным преобразователям, расположенным на нижнем уровне АСУ ТП. Они контролируют параметры безопасности и в случае их отклонения от регламентных значений выдают сигнал на устройства автоматического регулирования, возвращающие значения контролируемых параметров в коридор безопасности между минимально и максимально допустимыми отклонениями.

На большинстве потенциально опасных объектов (особенно на объектах химической промышленности) на АСУ ТП возлагается и задача контроля концентрации горючих газов и паров в производственных помещениях, превышение которой над нормативными значениями может привести к пожару, взрыву, разрушению производственных мощностей и гибели обслуживающего персонала.

Алгоритм работы АСУ ТП предусматривает, как последнюю ступень защиты, остановку технологического процесса в случае, когда контролируемые параметры достигли критических значений и исполнительным устройствам не удается вернуть их к регламентным значениям.

Если по каким-либо причинам не сработала последняя ступень защиты и развитие аварийной ситуации привело к взрыву, тогда запускаются системы подавления и локализации взрыва, которые либо подавляют взрыв в процессе его развития, либо минимизируют его последствия.