Организационное обеспечение и оперативный персонал АСУ ТП

Организационное обеспечениеАСУ ТП представляет собой совокупность описаний функциональной, технической и организационной структур системы, инструкций и регламента для оперативного персонала, обеспечивающего заданное функ­ционирование АСУ ТП. Последнее характеризуется активным взаимодействием между людьми и программными, а также техни­ческими средствами АСУ ТП. Поэтому организация оптимальных форм этого взаимодействия является одной из основных проблем разработки и эксплуатации АСУ ТП.

Оперативный персоналАСУ ТП состоит их технологов-опера­торов, осуществляющих управление системами ВиВ, и эксплуата­ционного персонала, обеспечивающего функционирование АСУ ТП (операторы ЭВМ, программисты, персонал по обслуживанию других видов аппаратуры КТС). Состав оперативного персонала конкретной АСУ ТП и взаимоотношения между отдельными ра­ботниками определяются организационной структурой системы. Упрощенная схема взаимодействия основных компонентов АСУ ТП изображена на рис. 114.

Оперативный персонал может работать в контуре управления или вне его. При работе в контуре управления он реализует все

функции управления или часть их, используя рекомендации по рациональному управлению ТОУ, выработанные КТС. Такой ре­жим функционирования называют информационно-советующим.Если оперативный персонал работает вне контура управления, он задает АСУ ТП режим работы и осуществляет контроль за его соблюдением. В этом случае в зависимости от состава КТС АСУ ТП может функционировать в комбинированном (супервизорном) режиме,при котором производится автоматическое изменение за­даний и параметров настройки локальных АСР, или в режиме не­посредственного цифрового управления(НЦУ), при котором УВК непосредственно воздействует на исполнительные устройства, изменяя управляющие воздействия на ТОУ.

10.5. Основные этапы создания АСУ ТП

Как правило, АСУ ТП разрабатываются для вновь строящихся или реконструируемых систем ВиВ. При этом авто­матизируемый ТОУ может либо существенно отличаться от дей­ствующих прототипов (например, при разработке очистных со­оружений, мощность которых значительно превышает мощность существующих), либо быть близким к ним. В каждом из этих слу­чаев организация и содержание работ по созданию АСУ ТП имеют свои особенности, однако общая их последовательность остается неизменной и складывается из следующих пяти стадий: техниче­ское задание (ТЗ), технический проект (ТП), рабочий проект (РП), внедрение АСУ ТП и анализ ее функционирования.

На стадии ТЗ основным этапом являются предпроектные на­
учно-исследовательские работы (НИР), обычно выполняемые ор­
ганизацией-разработчиком совместно с предприятием-заказчи­ком. Главная задача предпроектных НИР — изучение системы
ВиВ как объекта управления. При этом определяют цель и крите­рий качества функционирования ТОУ, технико-экономические
показатели (ТЭП) объекта-прототипа, их связи с технологиче­скими параметрами, структуру ТОУ, т. е. входные воздействия (в том
числе контролируемые и неконтролируемые возмущения и управ­ляющие воздействия), выходные параметры и связи между ними,
структуру математических моделей, стабильность параметров (сте­пень стационарности ТОУ), характеристики возмущающих воз­
действий.

Результаты, полученные на этапе предпроектных НИР, при­меняют на этапе эскизной разработки АСУ ТП, в котором выпол­няются следующие работы:

• выбор критерия и постановка задачи оптимального управления
объектом, а также при необходимости ее декомпозиция;

• выбор методов решения глобальной и локальных задач управ­
ления, на основе которых в дальнейшем разрабатываются ал­горитмы оптимизации;

• разработка функциональной и алгоритмической структур АСУ
ТП;

• определение объема информации о состоянии ТОУ и ресур­сов ВК (быстродействие, объем запоминающих устройств),
необходимых для реализации всех функций АСУ ТП;

• предварительный выбор КТС, и прежде всего УВК;

• предварительный расчет технико-экономической эффектив­ности АСУ ТП.

Центральное место среди работ этой стадии занимает матема­тическая постановка задачи оптимального управления ТОУ. Ос­тальные задачи данного этапа (кроме расчета ТЭП) относятся к синтезу АСУ ТП, при выполнении которого широко применяют метод аналогий. Накопленный опыт АСУ ТП для систем ВиВ раз­личной степени сложности позволяет перевести разработку ряда функций и алгоритмов из категории научных работ в категорию технических, выполняемых проектным путем. К их числу отно­сятся многие информационные функции (первичная обработка информации, расчет ТЭП, усреднение, прогнозирование и др.), а также типовые функции локальных АСР, реализуемые в АСУ ТП программным способом (сигнализация, противоаварийная блокировка, регулирование с использованием типовых законов при НЦУ и др.).

10.6. Оценка технико-экономической

эффективности систем автоматизации

Оценка технико-экономической эффективности яв­ляется завершающим этапом разработки АСР и АСУ ТП. Выпол­няют его специалисты по экономике, а исходные после внедрения системы данные они получают от специалистов по автоматиза­ции, поэтому кратко рассмотрим некоторые узловые моменты расчетов.

Основным показателем экономической эффективности лю­бой системы автоматизации служит годовой экономический эф­фект от ее внедрения, который рассчитывают по формуле

где А_1} А₂ — годовые объемы реализации продукции в оптовых ценах до и после внедрения системы, тыс. руб.; С_1} С₂ — се­бестоимость продукции до и после внедрения системы, тыс. руб.; К_1? К₂ — капитальные затраты на автоматизацию про­дукции до и после ввода системы в действие, тыс. руб.; Е_н — нормативный отраслевой коэффициент капитальных вложе­ний в средства автоматизации и вычислительную технику.

Источниками эффективности автоматизации систем ВиВ обычно являются прирост объема обрабатываемых потоков при­родных и сточных вод и (или) снижение себестоимости их очистки. Улучшение этих показателей чаще всего достигается за счет уменьшения расхода реагентов, материалов и энергии на единицу потока (например, 1 м³ воды) благодаря более точному поддержанию оптимального технологического режима, повыше­нию качества очистки, увеличению производительности оборудо­вания за счет сокращения рабочего времени из-за неплановых остановок процесса, вызванных ошибками управления и др. На этапе предпроектных НИР должны быть выявлены резервы про­изводства, которые могут быть использованы благодаря примене­нию систем автоматизации.

Например, если при использовании АСР технологический агрегат простаивает в среднем 20% планового рабочего времени, из которых ¹/₄ вызвана ошибками обслуживающего персонала из-за несвоевременного обнаружения предаварийных ситуаций, то применение АСУ ТП, реализующей функции прогноза и ана­лиза протекания процесса, может устранить эти потери. Тогда объем обрабатываемых потоков воды в натуральном исчислении возрастет на 5%, что приведет к снижению себестоимости очистки.

Накопленный опыт автоматизации различных систем ВиВ по­казывает, что резервы экономической эффективности, которые могут быть использованы благодаря автоматизации, обычно со­ставляют от 0,5 до 6%. При этом чем лучше отработана технология водообработки, тем, как правило, меньше резервы. Однако не все выявленные (потенциальные) резервы могут быть использованы после внедрения АСР или АСУ ТП. Фактическая эффективность всегда оказывается меньше потенциальной из-за невозможности создания идеальных систем автоматизации. Это связано с непол­ной адекватностью математических моделей реальным ТОУ, по которым рассчитываются оптимальные режимы; погрешностями измерений выходных параметров; отказом элементов программ-

ного и технического обеспечения, из-за которых снижается каче­ство выполнения функций АСУ ТП.

Реальный эффект обычно составляет от 25 до 75% потенци­ального, причем, как правило, чем больше потенциальный эф­фект, тем в меньшей степени он реализуется. Основным показате­лем технико-экономической эффективности систем автоматиза­ции является срок их окупаемости, определяемый по формуле.

Этот показатель должен быть не больше нормативного, кото­рый для строительства и коммунального хозяйства равен 2 годам.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В общей проблеме повышения эффективности систем водоснабжения и водоотведения автоматизация контроля и опе­ративного управления этими объектами является исключительно актуальной, поскольку чисто экономическая сторона проблемы в данном случае удачно сочетается с социально-экологической. Это связано с тем, что автоматизация систем транспортирования, очистки природных, бытовых и производственных сточных вод, а также обработки их осадков позволяет не только существенно снизить количество сбрасываемых в водоемы вредных для окру­жающей среды веществ, но и утилизировать огромное число без­возвратно теряемых ценных компонентов, которые при их опти­мальном извлечении и использовании могут значительно попол­нить сырьевые и энергетические ресурсы страны.

Выполняя указания законодательных органов о необходи­мости дальнейшего усиления охраны водоемов и рационального использования водных ресурсов, директивные органы постано­вили усилить работы по изучению, проектированию и строитель­ству высокоэффективных водоочистных сооружений и устройств. Возросшие в связи с этим требования к качеству их автоматиза­ции выдвинули на первый план необходимость значительного расширения круга задач, решаемых с позиций системного под­хода на базе достижений инженерной кибернетики, вычислитель­ной техники и общей теории систем.

Необходимость скорейшего решения этой проблемы стала особенно актуальной в последние годы в связи с принятием Госдумой РФ новых федеральных законов «Об охране окружа­ющей среды» (1997), «Об отходах производства и потребления» (1998) и вводом в действие новых стандартов, санитарных и стро­ительных норм и правил, значительно ужесточивших нормы до­пустимых загрязнений водоемов (ГОСТ Р 17.4.3.07—2001 «Охрана природы. Почвы. Требования к свойствам осадков сточных вод при их использовании в качестве органического удобрения»; СНиП 2.04.02-94 «Водоснабжение, наружные сети и сооруже­ния»; СНиП 2.04.03—95 «Водоотведение, наружные сети и соору­жения»; СанПиН 2.17.573-98 «Требования к сточным водам и их осадкам при использовании в качестве удобрений»).

Приведенный в учебнике материал является первым шагом приобщения будущих специалистов водохозяйственного и приро­доохранного строительства — техников и младших инженеров —

к основам знаний по одному из наиболее перспективных путей совершенствования систем водоснабжения и водоотведения. С учетом непрерывного развития как санитарно-гигиенических и инженерно-экологических, так и автоматических и автоматизи­рованных систем управления изложенные в книге основы этих знаний потребуют при их последующем практическом использо­вании постоянного расширения, углубления и пополнения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные
приборов и средств автоматизации в схемах. ГОСТ 21.404—85.

2. Балашов Е.П., Пузанков Д.В. Микропроцессоры и микропроцессор­
ные системы. — М.: Радио и связь, 1981.

3. Беркут А.И., Рульнов А.А. Системы автоматического контроля техно­
логических параметров. — М.: АСВ, 2005.

4. Богомолов Н.В. Автоматизация управления технологическими про­
цессами обработки воды. — Киев, Наукова думка, 1985.

5. Герзон В.М., Мамет А.П., Юрчевский Е.Б. Управление водоподгото-
вительным оборудованием и установками. — М.: Энергоатомиздат,
1985.

6. Гороновский И.Т. Физико-химическое обоснование автоматизации
технологических процессов обработки воды. — Киев, Наукова думка,
1985.

7. Клюев А.С., Глазов В.В., Дубровский А.Х. Проектирование систем
автоматизации технологических процессов. — М.: Энергия, 1980.

8. Кулаков М.В. Технологические измерения и приборы — М.: Маши­
ностроение, 1983.

9. Попкович Т.С. Автоматизация систем водоснабжения и канализации. —
М.: Стройиздат, 1983.

10. Попкович Г.С, Гордеев М.А. Автоматизация систем водоснабжения и
водоотведения. — М.: Высшая школа, 1986.

11. Пособие по проектированию автоматизации и диспетчеризации
систем водоснабжения (к СНиП 2.04.02-84). — М.: Центральный
институт типового проектирования, 1985.

12. Рулънов А.А. Автоматизация инженерно-экологических систем жиз­
необеспечения. — М.: МГСУ, 1996.

13. Рульнов А.А., Евстафьев К.Ю., Горюнов И.И. Автоматизация и управ­
ление инженерными системами и сооружениями. — М.: МГСУ,
2002.

14. Рульнов А.А., Евстафьев К.Ю., Горюнов И.И. Автоматизаия инженерных
систем зданий и очистных сооружений. — М.: МГСУ, 2004.

15. Рульнов А.А., Горюнов И.И., Евстафьев К.Ю. Автоматическое регули­
рование. - М.: ИНФРА-М, 2005.

16. Смирнов Д.Н. Автоматическое регулирование процессов очистки
природных и сточных вод. — М.: Стройиздат, 1985.

17. Энциклопедия «Инженерное оборудование зданий и сооружений». —
М.: Стройиздат, 1994.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ПРЕДИСЛОВИЕ................................ '.................................... 3

ВВЕДЕНИЕ..................................................... ..................... 5