Справочник инженера по АСУТП: проектирование и разработка. Том 2


Ю.Н. Федоров





                Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка





2-е издание


Учебно-практическое пособие В двух томах




II ТОМ





Инфра-Инженерия Москва-Вологда 2016

УДК (665.6/.7:681.5).002.2
ББК 35.514: 32.965
  ФЗЗ

Рецензенты:
Э.Л. Ицкович - доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией Института проблем управления РАН
Л.Р. Соркин - доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой Московского физико-технического института

  Федоров Ю.Н.
Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка.
Учебно-практическое пособие. 2-е изд.,- В 2-х т.- Том 2.- М.: Инфра-Инженерия, 2016. - 484 с.

ISBN 978-5-9729-0123-4



     Справочник задает систему базовых определений и требований, выполнение которых реализуется в правилах создания АСУТП. Даются рекомендации по выбору архитектуры автоматизированных систем управления и защиты технологических процессов. Последовательно определяется состав и распределение работ по созданию АСУТП, устанавливается состав и содержание проектной документации.
     Достоинством книги является её практическая направленность. Процедуры выполнения работ по проектированию и разработке АСУТП, рекомендации по учету особенностей проектирования систем защиты технологических процессов окажут методическую помощь всем, кто связан с этими проблемами - от разработчиков систем, до руководителей предприятий. Вместе с тем, книга может использоваться в качестве учебного пособия для преподавателей и студентов высших и средних специальных учебных заведений соответствующих специальностей.
     Представленная в работе методология создания АСУТП является шагом к разработке современных отечественных стандартов промышленной автоматизации, согласованных с международным опытом.

ББК 35.514: 32.965
ISBN 978-5-9729-0123-4



                               ©Ю.Н. Федоров, автор, 2016 © Инфра-Инженерия, 2016

Глава 8. Программа и методика испытаний АСУТП

3


        Глава 8

    ПРОГРАММА И МЕТОДИКА ИСПЫТАНИЙ АСУТП

    Глава условно разделена на две части.
    В первой, основной части (разделы 8.1-8.14) приводится документ "Программа и методика испытаний (ПМ)", разработанный с максимально возможным учетом отечественной нормативной базы.
    Во второй части (разделы 8.15-8.18), приводится образец Программы и методики испытаний на площадке поставщика системы. Данный вид испытаний никак не оговаривается отечественными нормативными документами. Однако значимость этого вида испытаний чрезвычайно высока: это означает, что заранее в договоре с поставщиком (разработчиком) системы предполагается, что система будет разрабатываться не на коленке заказчика, а вполне предсказуемым порядком.
    Как таковой документ "Программа и методика испытаний (ПМ)" создается Разработчиком системы в составе документации рабочего (технорабочего) проекта. На основе проектной "Программы и методики испытаний" создается Программа предварительных, а по окончанию опытной эксплуатации -Программа приемочных испытаний системы. Эти Программы испытаний должны содержать Перечни и описания конкретных проверок, которые следует проводить по каждому пункту Перечня для подтверждения выполнения требований Технического задания, со ссылками на соответствующие разделы и пункты Технического задания.
    Методики испытаний разрабатываются с использованием типовых методик испытаний. При этом отдельные положения типовых методик испытаний могут уточняться и конкретизироваться в разрабатываемых методиках в зависимости от кон

Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка

кретных особенностей системы и условий проведения испытаний. Согласно РД 50-34.698-90, пункт 2.14.17, содержание разделов методик также устанавливает разработчик.
    Документ проекта "Программа и методика испытаний (ПМ)" разумно начать с подтверждения целей Технического задания, ради достижения которых создается система.

    8.1. Назначение, цели создания, и функции АСУТП

АСУТП предназначена для:
    •  Целевого применения как законченное изделие под определенный объект автоматизации;
    •  Стабилизации заданных режимов технологического процесса путем измерения значений технологических параметров, их обработки, визуального представления, и выдачи управляющих воздействий в режиме реального времени на исполнительные механизмы, как в автоматическом режиме, так и в результате действий технолога-оператора;
    •  Анализа состояния технологического процесса, выявление предаварийных ситуаций и предотвращение аварий путем переключения технологических узлов в безопасное состояние, как в автоматическом режиме, так и по инициативе оперативного персонала;
    •  Обеспечения административно-технического персонала завода необходимой информацией с технологического процесса для решения задач контроля, учета, анализа, планирования и управления производственной деятельностью.
Целями создания АСУТП являются:
    •  Обеспечение надежной и безаварийной работы производства;
    •  Стабилизация эксплуатационных показателей технологического оборудования и режимных параметров технологического процесса;
    •  Увеличение выхода товарной продукции;
    •  Уменьшение материальных и энергетических затрат;
    •  Снижение непроизводительных потерь человеческих, материально - технических и топливно-энергетических ресурсов, сокращение эксплуатационных расходов;

Глава 8. Программа и методика испытаний АСУТП

5

    •  Выбор рациональных технологических режимов с учетом показаний промышленных анализаторов, установленных на потоках, и оперативной корректировки стратегии управления по данным лабораторных анализов;
    •  Улучшение качественных показателей конечной продукции;
    •  Предотвращение аварийных ситуаций;
    •  Автоматическая и автоматизированная диагностика оборудования АСУТП.
    Функции управления технологическим процессом реализуются посредством распределенной системы управления (РСУ). Функции противоаварийной защиты реализуются посредством специализированной системы противоаварийной защиты - системы ПАЗ.
    Состав программно-технического комплекса.
    В качестве программно-технического комплекса АСУТП используются специализированные средства управления и противоаварийной защиты, сертифицированные Госстандартом как средства измерения, и разрешенные Федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору (Ростехнадзор) для применения на взрывоопасных производствах.
    Перечень документов, на основании которых создается Система. Система создается на основании следующих документов:
    1. Техническое задание на создание АСУТП;
    2. Договор YNF-1234/01 на поставку оборудования АСУТП;
    3. Договор YNF-1234/02 на разработку Технорабочего проекта АСУТП;
    4. Договор YNF-1234/03 на разработку и внедрение АСУТП ("инжиниринг").
    Структура АСУТП. Структура АСУТП разделяется на следующие категории:
    •  Распределенная система управления (в дальнейшем РСУ), базирующаяся на специализированной микропроцессорной технике, предназначенная для управления технологическим процессом в режиме реального времени и предоставления информации в заводскую

Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка

       ЛВС (директору завода, диспетчеру, главным специалистам завода).
    •  Система противоаварийной защиты (в дальнейшем ПАЗ), базирующаяся на специализированной микропроцессорной технике повышенной надежности, предназначенной для автоматического перевода технологического процесса в безопасное состояние при возникновении аварийных ситуаций.
    •  Периферийное оборудование - понятие, объединяющее датчики, анализаторы, преобразователи и исполнительные механизмы, а также электрические и другие приводы, установленные как непосредственно на технологическом оборудовании, так и в специальных помещениях, и подключенные к РСУ и ПАЗ.
    Верхний уровень АСУТП представлен автоматизированными рабочими местами оператора-технолога. На верхнем уровне реализуются следующие функции:
    •  Визуализация состояния технологических объектов управления в реальном масштабе времени;
    •  Задание требуемых режимов технологического процесса и ввод данных;
    •  Сигнализация отклонений технологического процесса от регламентных значений;
    •  Визуализация данных об истории процесса;
    •  Печать сообщений о нарушениях и технологических режимов;
    •  Регистрация в базе данных предыстории значений технологических переменных во времени;
    •  Регистрация в базе данных сообщений о системных и технологических нарушениях;
    •  Регистрация в базе данных действий оперативного персонала;
    •  Формирование и печать отчетных документов.
    Требования к функциям АСУТП.
РСУ должна обеспечивать:
    1. Автоматизированный сбор и первичную обработку технологической информации.
    2. Автоматический контроль состояния технологического процесса, предупредительную и предаварийную

Глава 8. Программа и методика испытаний АСУТП

7

       сигнализацию при выходе технологических параметров за установленные границы.
    3. Управление технологическим процессом в реальном масштабе времени.
    4. Представление информации в удобном для восприятия и анализа виде на операторских станциях в виде графиков, мнемосхем, гистограмм, таблиц.
    5. Автоматическую обработку, регистрацию и хранение поступающей производственной информации, вычисление усредненных и интегральных показателей.
    6. Автоматическое формирование отчетов и рабочих (режимных) листов по утвержденной форме за определённый период времени, и вывод их на печать по расписанию и по требованию.
    7. Получение информации от системы ПАЗ и регистрацию срабатывания системы ПАЗ.
    8. Контроль над работоспособным состоянием технических средств РСУ и ПАЗ.
    9. Автоматизированную передачу данных в общезаводскую сеть.
    10. Защиту баз данных и программного обеспечения от несанкционированного доступа.
    11. Диагностику и выдачу сообщений по отказам всех элементов комплекса технических средств с точностью до модуля.
    Система ПАЗ должна обеспечивать:
    1. Автоматизированный сбор аналоговой и дискретной информации от датчиков технологических параметров и параметров состояния исполнительных механизмов, а также дискретных параметров ДВК, ПДК, состояния аварийной вентиляции.
    2. Выделение достоверной входной информации.
    3. Анализ и логическую обработку входной информации.
    4. Автоматическую выдачу сигналов двухпозиционного управления на исполнительные механизмы.
    5. Дистанционное ("ручное") управление исполнительными механизмами при условии санкционированного доступа.
    6. Определение первопричины срабатывания системы защиты и останова технологического процесса.

Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка

    7. Передачу оперативной информации от системы ПАЗ в РСУ для сигнализации, регистрации и архивирования (отклонения параметров, срабатывание исполнительных механизмов ПАЗ, реакция на действия персонала и т.п.).
    8. Оперативную и автономную диагностику технических средств системы ПАЗ, и идентификацию неисправностей с точностью до модуля (блока).

8.2. Объект испытаний

    Объектом испытаний является комплекс технических и программных средств АСУТП конкретного производства (указать, какого).

8.3. Цель испытаний

Цель испытаний состоит в следующем:
    • Проверка соответствия состава, функций и эксплуатационных характеристик АСУТП Техническому заданию, проектной и эксплуатационной документации;
    • Проверка функционирования программно - технического комплекса АСУТП в реальных условиях эксплуатации на действующем технологическом объекте;
    • Проверка квалификации и готовности оперативного и эксплуатационного персонала к работе и обслуживанию АСУТП;
    • Приемка АСУТП в опытную (затем, по окончанию опытной - промышленную) эксплуатацию.

8.4. Объем испытаний

    Программа испытаний должна предусматривать Перечень и описание проверок, которые необходимо провести для принятия обоснованного решения о готовности системы:
    1. Проверка спецификации комплекса технических средств и стандартной технической документации;
    2. Проверка состава и содержания документации технорабочего проекта;

Глава 8. Программа и методика испытаний АСУТП

9

    3. Автономная проверка готовности комплекса технических средств;
    4. Метрологическая поверка измерительных каналов;
    5. Проверка отказоустойчивости и функций самодиагностики системы;
    6. Проверка реализации функций АСУТП на соответствие требованиям Технического задания;
    7. Проверка квалификации и уровня подготовки оперативного (технологического) и эксплуатационного (обслуживающего) персонала для работы в условиях функционирования АСУТП.

8.5. Условия и порядок проведения испытаний

    Подготовка и организация испытаний осуществляется Приемочной комиссией, образованной приказом по предприятию в составе:
    •  Представители Заказчика;
    •  Представители Разработчика АСУТП,
    •  Представители Поставщика оборудования;
    •  Представители Проектной организации;
    •  Представители монтажных и пуско-наладочных организаций;
    •  Представители органов технадзора.
    Испытания АСУТП проводятся для определения соответствия Техническому заданию и проектной документации. Приёмочной комиссии представляется следующая документация:
    •  Техническое задание на создание АСУТП;
    •  Исполнительная документация по монтажу;
    •  Протокол предварительных испытаний;
    •  Программа испытаний Системы;
    •  Акты метрологической аттестации измерительных каналов;
    •  Техническая и проектная документация на Систему;
    •  Собственно физический комплекс программнотехнических средств АСУТП вместе с подготовленным и обученным оперативным и эксплуатационным персоналом.

Справочник инженера по АСУТП: Проектирование и разработка

    Кроме того, по окончанию опытной эксплуатации предъявляются:
    •  Акт приёмки Системы в опытную эксплуатацию;
    •  Рабочие журналы Опытной эксплуатации Системы;
    •  Акт о завершении работ по проверке Системы в режиме Опытной эксплуатации.
    Перед проведением испытаний все участники должны быть ознакомлены с Программой испытаний, порядком проведения и оформления результатов испытаний.
Приемочные испытания должны проводиться на действующем технологическом объекте.
    Для предупреждения несчастных случаев и электрических повреждений технических средств при монтаже, включении, тестировании, проверке, эксплуатации, регламентных работах необходимо обеспечить выполнение следующих условий:
    •  Работы производить только при наличии технической документации, и в соответствии с технической документацией;
    •  При выполнении монтажных работ подсоединять и отсоединять компоненты, модули, блоки и другие составные части системы разрешается только при отключенном электропитании;
    •  Для проверки требований ТЗ по оперативному резервированию и самодиагностике во время испытаний системы разрешается производить операции отключения, переключения и замены модулей при включенном электропитании;
    •  Запрещается производить любые монтажные и ремонтные работы в процессе испытаний;
    •  Используемые в процессе испытаний образцовые средства измерений должны быть поверены;
    •  Применяемый в процессе настройки и эксплуатации инструмент должен соответствовать требованиям электробезопасности.
    Члены комиссии и рабочих групп, эксплуатационный и технический персонал, принимающие участие в испытаниях, должны быть проинструктированы о порядке действий в случае возникновения аварийной ситуации на объекте.