Современная модель автоматизации промышленного предприятия

Распределенная система управления (РСУ) содержит несколько уровней. Модель АСУП предполагает, что САУ различного уровня интегрированы в единую систему, охватывающую весь процесс жизнедеятельности предприятия. Модель имеет форму пирамиды. Опишем ее, начиная с основания. Иерархическая структура и типовая схема многоуровневой РСУ приведена ниже на рис 3 и 4.

Рис. 3. Иерархическая структура распределенной системы управления

Рис. 4 Типовая структура распределенной системы управления.

a) Самый нижний уровень (Field, полевой) включает ТОУ, управляемый узлом на базе PLC или Prom PC и непосредственно связанные с ним элементы: датчики и исполнительные устройства. На этом уровне обмен информацией производится по AS — интерфейсу. Название AS происходит от слов датчик (Sensor) и исполнительное устройство (Activator).

b) Следующий уровень (PLC, ПЛК) объединяет устройства локального управления и интерфейсы между ними. Этими устройствами являются локальные регуляторы и программируемые логические контроллеры (ПЛК).

c) На следующем уровне (участка (cell)) расположена (SCADA) — система диспетчерского управления и сбора данных.

SCADA системы могут быть 3 видов.

1) DCS — распределенная система управления, обеспечивающая управление в масштабе установки или небольшого цеха. (Siemens, ABB).

Основной элемент такой системы — это функциональный узел на основе PLC или Prom PC. Узлы объединены в разнородную сеть по различным интерфейсам (основной протокол — каждый с каждым). Рис. 5.

Каждый узел выполняет некоторый набор задач из следующего списка:

• а) сбор и первичная обработка данных участка;
• б) управление частью ИУ участка;
• в) связь с другими узлами/системами
• г) пользовательский интерфейс и отображение данных участка;
• 2. Классическая SCADA: ее особенности:
  • а) однородная промышленная сеть;
  • б) клиент-серверная архитектура;
  • в) более четкая специализация узлов;
  • г) более развитой человеко-машинный интерфейс (HMI);
  • д) фильтрация и архивация текущих данных.

Дополнительно SCADA при соответствующем установленном программном обеспечении (ПО) может решать задачи прогноза и/или оптимизации.

Рис. 6 Структура SCADA системы с выделенным сервером.

3. Batch Control. Распределенная система управления, выполненная в соответствии с требованиями стандарта 968.01 ISA.

Ее особенность это использование последовательного пакетного управления, ориентированного на регулирование системы, состоящей из ряда последовательных связанных участков с обеспечением качества и оптимизацией выхода конечного продукта.

Предполагается особая модель объекта управления, используемая в таких областях, как: нефтехимия, фармация, пищевая, строительная промышленность.

d) Уровень организации производства, цеха (production management). На этом уровне функционирует исполнительная система производства MES. Это промежуточный слой, который служит для организации технологической подготовки производства. На этом и последующих уровнях расположены, объединенные в сеть промышленные РС и АРМы специалистов. На этом уровне решаются задачи:

• 1) планирование и контроль последовательных операций любых ТП.
• 2) управление производственными (станки) и людскими (персонал) ресурсами в рамках нескольких ТП;
• 3) распределение работ по заказам;
• 4) техническое обслуживание оборудования;
• 5) управление качеством.

e) АСУ Предприятиемэто уровень стратегического планирования.

На этом уровне решаются различные классы задач для этого существуют отдельные подсистемы. Вот основные типы подсистем и задач на этом уровне:

• 1. MRP — планирование ресурсов на уровне цеха. В основе MRP лежит BOM (Bill of Material). В MRP II добавляется управление складскими запасами и производственными мощностями, в EAM добавляется управление основными фондами.
• 2. ERP I — планирование ресурсов предприятия в целом на основе бизнес-планов. Задачи:
  • а) управление снабжением и сбытом;
  • б) выпуск всех видов продукции и распределение заказов;
  • в) контроль за материальным и финансовым потоками.
• 3. ERP II добавляются взаимоотношения с поставщиками, дилерами, реклама и PR.
• 4. IRP — интеллектуальное планирование ресурсов на основе создания динамической модели предприятия.

Зачем это надо. Стандарты ISO-9000.

Одно из основных условий выхода продукции предприятия на международный рынок — его сертификация по стандартам ISO-9000. Во всемирной торговой организации (ВТО) обязательным требованием является, что или поставщик имеет сертификат ISO-9000, или продажа идет через посредника с ISO-9000. Важнейшие требования, входящие в ISO-9000: идентифицируемость продукта, наблюдаемость и управляемость ТП и материальных потоков. Сертифицированные интегрированные системы АСУ ТП, объединяющие MRP+MES+SCADA эти требования обеспечивают.

Кроме этих уровней АСУ ТП, и программно-аппаратных комплексов, их обеспечивающих, интегрированная система должна сопрягаться еще и с системами САПР: (CAD/CAM/CAE/PDM), системами описания бизнес-процессов, системами программирования PLC и многими другими.

В наше время даже крупнейшие интегрированные системы R3, BAAN Oracle Application не решают всего комплекса задач.