CC BY
672
TECHNICAL SCIENCES
AUTOMATED CONTROL SYSTEM OF TECHNOLOGICAL
PROCESS (ACS TP) Lukov D.K. (Russian Federation) Email: [email protected]
Lukov Dmitriy Konstantinovich - Graduate Student, INSTITUTE OF MICRO DEVICES AND CONTROL SYSTEMS, NATIONAL RESEARCH UNIVERSITY OF MOSCOW INSTITUTE OF ELECTRONIC TECHNOLOGY, ZELENOGRAD
Abstract: the article deals with the aspects of the creation and development of automated process control systems. The analysis of the main types of APCS, as well as the scope of their application. The stages of development and prerequisites for the emergence of an automatic control system are identified and considered. The structure of automated process control systems and integration of SCADA-systems into the structure of APCS is considered. The existing problems are identified and possible prospects of development are presented. The conclusions about the feasibility of using artificial intelligence to improve the efficiency of automation of technological processes.
Keywords: control systems, technological process, artificial intelligence, APCS, SCADA-systems.
АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ПРОЦЕССОМ (АСУ ТП) Луков Д.К. (Российская Федерация)
Луков Дмитрий Константинович - студент магистратуры, Институт микроприборов и систем управления, Научно-исследовательский университет Московский институт электронной техники, г. Зеленоград
Аннотация: в статье рассмотрены аспекты создания и развития автоматизированных систем управления технологическими процессами. Проведен анализ основных типов АСУ ТП, а также сферы их применения. Выделены и рассмотрены этапы развития и предпосылки появления систем автоматического управления. Рассмотрена структура автоматизированных систем управления технологическими процессами и интеграция SCADA-систем в структуру АСУ ТП. Обозначены существующие проблемы и представлены возможные перспективы развития. Сделаны выводы о целесообразности применения искусственного интеллекта для повышения эффективности автоматизации технологических процессов. Ключевые слова: системы управления, технологический процесс, искусственный интеллект, АСУ ТП, SCADA-системы.
УДК 681.5.017
Усложнение технологии производства, необходимость осуществления управления и контроля в условиях действия сложных и опасных для человека факторов показали необходимость создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). Если на начальном этапе внедрение АСУ ТП в различных областях промышленности и производства было направлено на автоматизацию сложных промышленных процессов, в которой главная роль отводилась оператору (диспетчеру) при осуществлении управления и контроля, то в настоящее время одной из задач внедрения АСУ на производстве выступает возможно более полное исключение человека и влияния «человеческого фактора» на производственные
процессы. Ввиду обозначенной задачи появилось новое направление в развитии автоматизированных систем управления - включение элементов, способных обеспечить функции управления и принятия решений непосредственно применяемой АСУ ТП с обеспечением контроля оператором. Подобное положение дало новый толчок разработчикам АСУ, определило поиск путей повышения интеллектуализации систем автоматизированного управления.
Как отмечают В.Г. Крымский (с соавт.) принято выделять следующие типы АСУ ТП:
- 8САЭА-системы, представляющие собой системы диспетчеризации и сбора данных;
- распределенные системы управления (РСУ);
- автономные ПЛК-системы [1, с. 73].
Изначально РСУ применялись в целях децентрализации обработки, хранения и отображения данных в рамках промышленного предприятия, в процессах, требующих непрерывного обновления значений измеряемых параметров. Направлением использования SCADA-систем были централизованный мониторинг и управление географически удаленными объектами. Автономные АСУ ТП на базе ПЛК используются как локальные системы управления.
Ю.А. Турицын (с соавт.) выделяют три этапа развития АСУ ТП:
- создание систем автоматического регулирования (САР) (управление отдельными параметрами, установками, агрегатами);
- автоматизация технического процесса (управление рассредоточенной в пространстве системой, решение задач оптимального и адаптивного управления посредством САУ, внедрение систем телемеханики в управление ТП);
- автоматизация системы управления технологическим процессом (внедрение процесса вычислительной техники в контур управления, становление человеко-машинных систем управления, диспетчерское управление) [4, с. 355-356].
Современные АСУ ТП представляют многоуровневые человеко-машинные системы управления. Структуру любой АСУ ТП можно представить в разрезе трех уровней (представлены на рис. 1).
АРМ оператора I
I_
Г
т
Контроллеры
!i mi кш
■Э "Е
Е 3 Датчики Исполнительные
5 механизмы
С
Рис. 1. Трехуровневая система АСУ ТП [3, с. 38]
Первый уровень системы АСУ ТП представлен контрольно-измерительными приборами, приборами автоматики, исполнительными устройствами управления,
пультами сигнализации. Второй уровень реализуется посредством программируемых логических контроллеров. Третий уровень реализуется автоматизированными рабочими местами, сервером баз данных.
В.Б. Тарасов и М.Н. Святкина интеллектуализацию рассматривают в качестве главного направления развития автоматизации управления, что возможно реализовать построением нечетких лингвистических баз данных, подсистем нечеткого вывода [3]. Дальнейшее развитие АСУ ТП возможно посредством интеграции интеллектуальных систем поддержки принятия решений с классическими SCADA - системами, использовании сенсорных сетей, интеллектуальных сред.
Одним из перспективных направлений развития АСУ ТП, как считают Е.М. Самойлова, А.А. Игнатьев, является разработка экспертных систем, т.е. использование возможностей искусственного интеллекта для повышения эффективности автоматизации технологических процессов [2]. Системы, действующие в режиме реального времени (динамические ЭС), за счет встроенных подсистем моделирования внешнего мира и взаимодействия с ним позволяют управлять сложными технологическими процессами в режиме мониторинга [2, с. 128], что включает, среди прочего, возможность предлагать решения в сложной производственной обстановке, а так же брать управление на себя в критических ситуациях.
Таким образом, изучение аспектов развития автоматизированных систем управления позволяет сделать ряд выводов. В развитии АСУ ТП наблюдалось последовательное усложнение задач, стоящих перед системами управления от управления отдельными установками и параметрами, к автоматизации процессом в целом, автоматизации систем управления. Использование современных АСУ ТП позволяет не только эффективно осуществлять управление и контроль в производственной сфере, но и частично исключить влияние человеческого фактора в управлении, что позволяет избежать ошибок. В настоящее время актуальными являются вопросы повышения автономности АСУ ТП, перераспределения функций в направлении увеличения нагрузки в принятии решений на АСУ. Актуальными в данном случае выступают вопросы развития интеллектуальной составляющей АСУ ТП в направлении создания алгоритмов реагирования в режиме реального времени на возникающие критические ситуации. Активное использование в АСУ ТП беспроводных технологий вызывает повышенные требования к обеспечению безопасности от несанкционированного доступа.
Список литературы /References
1. Крымский В.Г., Жалбеков И.М., Имильбаев Р.Р., Юнусов А.Р. Автоматизация управления технологическими процессами в газораспределительных сетях: проблемы, тенденции и перспективы // Электротехнические и информационные комплексы и системы, 2013. № 2. С. 70-79.
2. Самойлова Е.М., Игнатьев А.А. Интеграция искусственного интеллекта в автоматизированные системы управления и проектирования технологических процессов // Вестник Саратовского государственного технического университета, 2010. № 1. С. 127-132.
3. Тарасов В.Б., Святкина М.Н. Интеллектуальные SCADA-системы: истоки и перспективы // Машиностроение и компьютерные технологии, 2011. № 13. С. 35.
4. Турицын Ю.А., Баранникова И.В., Пасечник И.А. Обзор современных АСУТП и АСДУ на промышленных предприятиях // Горный информационно-аналитический бюллетень (научно-технический журнал), 2009. № 12. С. 355-362.
