Рекомендуем

Интерфейсы открытых системЭрглис К.Э. Интерфейсы открытых систем
LabView в исследованиях и разработкахЗагидуллин Р.Ш. LabView в исследованиях и разработках
Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованиемДенисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием

Книга

Перспективная автоматизация агрегатов предприятий технологических отраслей

2018 г.
544 стр.
Тираж 500 экз.
Формат 60х90/16 (145x215 мм)
Исполнение: в твердом переплете
ISBN 978-5-9912-0760-7
ББК 32.965
УДК 004:658.011.56
Аннотация

Рассмотрены задачи перспективной автоматизации производственных агрегатов предприятий технологических отраслей. Дан анализ современных технических и программных средств автоматизации производственных объектов. Представлены варианты программно-технических комплексов (ПТК) и распределенных систем управления (РСУ). Приведены рациональные методы планирования, построения и функционирования АСУ технологических процессов. Рассмотрены направления развития средств и систем автоматизации и перспективные алгоритмы автоматического контроля, учета и управления работой технологического агрегата. Предложены методы развития АСУ в рамках концепции «Индустрия 4.0». Отмечены необходимые меры киберзащиты АСУ. Рассмотрены важные для эффективного функционирования АСУ организационные меры, методы и решения.

Для специалистов-практиков и научных работников, специализирующихся в области автоматизации производства, будет полезна преподавателям, аспирантам и студентам старших курсов соответствующих направлений.

Оглавление

Предисловие

Введение

Первая часть. Состав и функции современных технических и программных средств автоматизации в АСУТП

I. Типовые цифровые сети АСУТП

1. Свойства и характеристики промышленных сетей
1.1. Особенности промышленных сетей
1.2. Характеристики промышленных сетей
1.2.1. Варианты физической среды сетей
1.2.2. Варианты структуры сетей
1.2.3. Сетевые интерфейсы
1.2.4. Модели взаимодействия в сетях
1.3. Стандартизация промышленных сетей
1.4. Современное развитие промышленных сетей
2. Проводные промышленные сети
2.1. Сети Profibus и Profinet
2.2. Сети Foundation Fieldbus и Foundation Fieldbus HSE
2.3. Сети Modbus и Modbus/ТСР
2.4. Сеть HART-протокол
2.5. Сеть Industrial Ethernet

3. Беспроводные промышленные сети
3.1. Основные причины распространения беспроводных сетей
3.2. Области применения беспроводных сетей
3.3. Общие свойства беспроводных сетей
3.4. Сети по семейству стандартов IEEE 802.11
3.5. Сети по стандартам IEEE 802.15
3.5.1. Сеть ZigBee
3.5.2. Сеть Bluetooth
3.5.3. Сеть Wireless HART
3.5.4. Сеть стандарта ISA 100.11a
3.6. Направления развития промышленных сетей

II. Средства автоматизации полевого уровня АСУТП (датчики и исполнительные комплексы)

4. Общие свойства современных датчиков
4.1. Классификация датчиков
4.2. Особенности современных датчиков
4.3. Экономические преимущества использования современных датчиков
4.4. Структура современных датчиков
4.5. Реализуемые современными датчиками функции
4.6. Перспективы развития современных датчиков
4.7. Необходимые классы датчиков для контроля работы технологических агрегатов

5. Обзор общепромышленных классов датчиков
5.1. Датчики давления
5.2. Датчики объемного расхода
5.3. Датчики массового расхода
5.4. Датчики плотности
5.5. Датчики уровня
5.6. Датчики температуры
5.7. Поточные анализаторы качественных показателей
5.8. Датчики энергоресурсов
5.9. Датчики и измерительные комплексы текущего состояния оборудования
5.10. Датчики безопасности

6. Исполнительные комплексы
6.1. Классификация исполнительных комплексов
6.2. Основные типы исполнительных механизмов
6.3. Основные типы регулирующих органов
6.4. Свойства современных исполнительных комплексов

III. Средства автоматизации промышленного уровня АСУТП (промышленные контроллеры)

7. Виды промышленных контроллеров
7.1. Варианты контроллеров по их основным показателям
7.2. Варианты контроллеров по их техническому оформлению
7.3. Варианты выполнения технических компонентов (модулей) контроллеров
7.3.1. Стандарт VMEbus
7.3.2. Мезонинные модули
7.4. Варианты операционных систем контроллеров
7.5. Развитие промышленных контроллеров

8. Характеристики промышленных контроллеров
8.1. Характеристики центральных процессоров контроллеров
8.2. Характеристики операционной системы контроллеров
8.3. Характеристики блоков ввода/вывода контроллера
8.4. Характеристики открытости контроллеров
8.5. Характеристики надежности контроллеров
8.6. Характеристики работы контроллеров во внешней среде

9. Программное обеспечение промышленных контроллеров
9.1. Стандарты среды программирования контроллеров
9.1.1. Стандарт МЭК 61131-3
9.1.2. Стандарты МЭК 61499 и МЭК 61804
9.2. Конкретные реализации среды программирования контроллеров
9.2.1. Среда программирования CODESYS
9.2.2. Среда программирования ISaGRAF
9.3. Библиотека типовых программных модулей контроллера

IV. Средства автоматизации информационного уровня АСУТП (SCADA-программы)

10. Свойства SCADA программ
10.1. Структуры SCADA программ
10.2. Функции SCADA-программ
10.3. Состав SCADA-программ
10.3.1. Особенности инструментальных комплексов SCADA-программ
10.3.2. Особенности исполнительских комплексов SCADA-программ
10.4. Взаимодействие SCADA-программ с внешними программными средствами
10.5. Качество работы SCADA-программ

11. Взаимодействия прикладных программных компонентов, используемых SCADA-программой
11.1. Технология общения программ — OLE
11.2. Компонентная объектная технология COM/DCOM
11.3. Компонентная объектная архитектура — CORBA
11.4. Взаимодействие программ на базе архитектуры ActiveX
11.5. Интерфейс взаимодействия программ в промышленных системах автоматизации — ОРС
11.6. Язык запросов к реляционным СУБД — SQL
11.7. Обмен программ с СУБД на базе драйвера ODBC

12. Направления развития SCADA-программ
12.1. Развитие SCADA-программы по обслуживанию контроллеров АСУТП
12.2. Развитие SCADA-программы по обслуживанию оборудования (EAM)
12.3. Развитие SCADA-программы по обслуживанию службы диспетчеризации производства

Вторая часть. Особенности построения современных систем автоматизации производственных объектов

V. Структуры и функции систем автоматизации разных классов производственных объектов
13. Системы контроля и управления рабочими режимами производственных объектов
13.1. Системы автоматизации технологических объектов
13.1.1. Системы автоматизации малых технологических объектов
13.1.2. Системы автоматизации технологических агрегатов любого объема
13.2. Системы автоматизации производственных хранилищ
13.2.1. Системы автоматизации резервуарных парков жидких продуктов
13.2.2. Системы автоматизации складов сыпучих материалов
13.3. Системы автоматизации узлов поточного смешения компонентов
13.3.1. Системы автоматизации узлов поточного смешения жидких продуктов
13.3.2. Системы автоматизации узлов поточного смешения сыпучих материалов
13.4. Системы автоматизации производственных объектов в составе единой операторной производства

14. Системы противоаварийной защиты производственных объектов
14.1. Основные показатели систем ПАЗ
14.2. Руководящие документы по созданию и эксплуатации систем ПАЗ
14.3. Конкретные особенности построения и эксплуатации систем ПАЗ
14.3.1. Особенности разработки технического задания на систему ПАЗ
14.3.2. Свойства, которые должны быть учтены в проекте на систему ПАЗ
14.3.3. Требования, которые должны быть указаны в документации по эксплуатации системы ПАЗ

15. Варианты структуры систем автоматизации производственных объектов
15.1. Структурные развития отдельных уровней системы автоматизации
15.2. Перспективы слияния промышленного и информационного уровней системы автоматизации
15.3. Ограниченные варианты структуры системы автоматизации при наличии встроенных в оборудование средств автоматики

VI. Защита средств и систем автоматизации от внешних воздействий и кибератак

16. Защита аппаратуры автоматизации от различных атмосферных воздействий
16.1. Защита аппаратуры при разных климатических условиях ее работы
16.2. Защита аппаратуры от влаги и механических частиц
16.3. Защита аппаратуры от загрязнений, влияющих на изоляцию

17. Защита аппаратуры автоматизации от вредных воздействий промышленной среды
17.1. Защита аппаратуры от электромагнитных помех
17.2. Защита аппаратуры от взрывоопасной промышленной среды
17.3. Защита аппаратуры от химических активных газов в промышленной среде
17.4. Защита аппаратуры от внешних механических воздействий: вибраций и ударов

18. Защита информации в системах автоматизации
18.1. Защита информации от искажений при ее прохождении и обработке в системе автоматизации
18.2. Защита информации от помех среды
18.3. Защита информации от несанкционированного доступа к средству или системе автоматизации
18.3.1. Особенности защиты информации от несанкционированного доступа к АСУ производственных объектов
18.3.2. Существующие стандарты защиты информации от несанкционированного доступа к АСУ производственных объектов
18.3.3. Основной нормативный документ ФСТЭК по защите информации от несанкционированного доступа к АСУ производственных объектов
18.3.4. Другие документы ФСТЭК по защите информации от несанкционированного доступа
18.3.5. Рекомендации по применению существующих нормативов по защите информации от несанкционированного доступа при построении и эксплуатации АСУ

Третья часть. Рационализация взаимодействия персонала с системой автоматизации в АСУТП

VII. Новые способы представления информации операторам

19. Учет психологических свойств оператора при выборе методов представления ему информации
19.1. Рекомендации инженерной психологии по выводу на экран монитора информации
19.2. Анализ влияния различных способов представления информации оператору на эффективность его работы

20. Развитие способов представления информации оператору
20.1. Стандарты взаимодействия человека с компьютерными системами
20.2. Образные способы представления информации оператору

21. Система тревожной сигнализации о нарушениях, требующих управляющих реакций оператора
21.1. Руководящие документы по организации системы тревожной сигнализации
21.2. Приоритетное построение системы тревожной сигнализации

VIII. Совершенствование работы персонала с системой автоматизации

22. Совершенствование текущего функционирования операторов
22.1. Психологическое сопровождение операторов
22.2. Ознакомление персонала производственного объекта с внедряемой системой автоматизации
22.3. Восприятие операторами текущего хода технологического процесса
22.4. Связь числа операторов с уровнем автоматизации производственного объекта

23. Административное и организационное сопровождение персонала производственного объекта
23.1. Недостатки существующей административной и организационной поддержки персонала
23.2. Принципы административного управления производством
23.3. Административные меры поддержки персонала АСУТП
23.3.1. Пересмотр должностных инструкций и нормативов работы персонала
23.3.2. Мотивация персонала за эффективность управления объектом
23.3.3. Влияние заинтересованности руководства предприятия в эффективном использовании АСУТП

24. Обучение и тренинг операторов технологических агрегатов
24.1. Основы обучения и тренинга операторов
24.2. Структура компьютерной тренажерной системы
24.3. Особенности выбора компьютерной тренажерной системы
24.4. Источники эффективности применения компьютерного тренажера

25. Повышение квалификации персонала КИПиА по выбору и обслуживанию средств и систем автоматизации
25.1. Организационные аспекты стажировки персонала КИПиА
25.2. Тематика лекционных занятий по изучению современных средств и систем автоматизации
25.3. Тематика практических занятий по изучению современных средств и систем автоматизации
25.4. Принципиальные положенияфункционирования центра стажировки

Четвертая часть. Перспективные методы автоматизации работы технологического производства

IX. Развитие методов контроля и учета

26. Вычислительные способы учета расходов материальных потоков
26.1. Учет расхода материального потока агрегата по балансному уравнению всех потоков агрегата
26.2. Учет расхода материального потока агрегата, заполняющего или опорожняющего хранилище
26.3. Учет расходов материальных потоков в транспортной сети продуктопроводов
26.4. Учет расходов материальных потоков в транспортной сети продуктопроводов с хранилищами
26.5. Дублирование оценки учетного значения расхода материального потока различными независимыми способами

27. Совершенствование контроля показателей качества продукции
27.1. Выбор рациональной частоты проведения лабораторных анализов качественных показателей
27.2. Повышение точности оценки текущих качественных показателей по их дискретным лабораторным анализам c использованием алгоритмов экстраполяции

28. Виртуальные анализаторы показателей качества продукции
28.1. Обзор виртуальных анализаторов показателей качества
28.2. Виртуальные анализаторы на базе регрессионных уравнений
28.3. Виртуальные анализаторы на базе нейросетей

X. Развитие методов автоматизированного управления

29. Совершенствование систем регулирования
29.1. Автоматическая инспекция работы систем ПИД регулирования
29.2. Автоматическая настройка ПИД регуляторов
29.3. Добавление логических функций в систему ПИД регулирования
29.4. Усовершенствованное управление технологическими процессами
29.4.1. Принцип работы предикт-контроллера
29.4.2. Варианты использования предикт-контроллера
29.4.3. Моделирование технологических процессов как основа их оптимального управления

30. Развитие АСУ технологического производства в рамках концепции «Индустрия 4.0» (Industry 4.0)
30.1. Концепция «Индустрии 4.0»
30.2. Развитие АСУ производства в рамках концепции «Индустрия 4.0»
30.3. Развитие информационной платформы MES и ее преобразование в платформу Интернета вещей

Пятая часть. Особенности управления всеми этапами жизненного цикла АСУТП

XI. Методы планирования АСУТП

31. Прогноз эффективности планируемых разработок АСУТП
31.1. Изменения показателей работы автоматизируемого агрегата, обоснованно пересчитываемые в экономические показатели
31.2. Изменения показателей работы автоматизируемого агрегата, которые обоснованно не переводятся в экономические показатели
31.3. Метод прогноза оценки дополнительной прибыли от имеющихся «твердых» компонентов эффективности в планируемой системе автоматизации
31.4. Оценка общей эффективности внедрения планируемой АСУТП

32. Методика разработки концепции рационального развития автоматизации технологических агрегатов
32.1. Методика поэтапной разработки концепции автоматизации
32.2. Выбор исполнителя работ по созданию концепции развития автоматизации технологических агрегатов

33. Формирование технических требований на АСУТП
33.1. Основные правила формирования технических требований
33.2. Особенности требований к средствам полевого уровня
33.3. Особенности требований к программно-техническому комплексу (ПТК)
33.4. Особенности требований к проектированию и внедрению АСУТП

XII. Реализация и эксплуатация АСУТП

34. Методика проведения тендера по выбору АСУТП
34.1. Организация тендера
34.2. Экспертная оценка предложений
34.3. Компьютерная обработка и ранжировка тендерных предложений

35.1. Необходимые работы на этапах проектирования и внедрения АСУТП
35.1.1. Взаимодействия заказчика и разработчика при создании АСУТП
35.1.2. Оценка эффективности, достигнутой при внедрении АСУТП
35.2. Необходимый аудит АСУТП на этапе ее промышленной эксплуатации

36. Причины недостаточной эффективности автоматизации производства на российских предприятиях технологических отраслей
36.1. Типовые недостатки работ по автоматизации производства
36.1.1. Недостатки планирования АСУТП
36.2. Неверное использование заказчиком термина «Эффективность», искажающее оценку работы АСУ
36.3. Недостатки выбора системы автоматизации для АСУ
36.4. Недостатки проведения этапов проектирования, опытной и промышленной эксплуатации АСУТП

37. Необходимое совершенствование работ по автоматизации технологического производства
37.1. Роль руководства предприятия в управлении работами по автоматизации
37.2. Роль инжиниринговых фирм в рациональном проведении работ по автоматизации
37.3. Роль отечественных организаций в разработке перспективных и конкурентных средств и систем автоматизации

Заключение

Литература