bbk 000000

УДК 628.14.62-523.8

Сопыряев М. Н., Пущеленко В. В.

Эффективность управления технологическими процессами

Аннотация

Развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами как одного из ключевых слагаемых динамичного управления предприятием зависит от множества факторов, в частности, от поставленных целей, определения приоритетов, реализуемых функциональных возможностей. Оптимальная структура позволяет эффективно использовать возможности оборудования, снижая затраты как на этапе проектирования, так и на последующих этапах внедрения и эксплуатации. При построении подобных систем необходимо учитывать функционал окупаемости и масштабируемости. На МП г. Самары «Самараводоканал» реализован модульный принцип построения системы автоматизированного управления.

Ключевые слова

мониторинг , автоматизированная система управления , SCADA , диспетчеризация , контроль состояния агрегатов , контрольные точки

Скачать статью в журнальной верстке (PDF)

Современные условия развития автоматизированных систем управления предприятием (АСУП) и технологическими процессами (АСУ ТП), обусловленные жесткой финансовой дисциплиной бюджетов, определили ряд требований к планированию и внедрению систем автоматизации в ЖКХ. Одним из основных факторов, влияющих на определение приоритетности проекта, стала окупаемость затрат. Этот фактор позволяет условно разделить проекты на экономические и технологические. Такая модель неплохо зарекомендовала себя на предприятиях водоснабжения, испытывающих недостаток свободных финансовых средств.

К экономическим относятся проекты, позволяющие получать прямую окупаемость (в том числе и повышение энергоэффективности, например, за счет замены насосного оборудования более экономичным). Технологические проекты совершенствуют структуру управления и, как правило, не приводят к прямой окупаемости затрат (повышение качества и т. п.). Эти проекты весьма затратны и не представляют интерес с экономической точки зрения (например, замена ручной запорной арматуры современной с автоматическим управлением).

Вариантом, позволяющим обеспечивать совмещение интересов при внедрении данных целевых проектов, является проверенный на практике модульный принцип построения систем. Классическая схема построения системы ПЛК-OPC-SCADA обеспечивает максимальную эффективность при стандартизации сбора информации на уровне объединенной расчетной схемы (ОРС) интерфейса.

Вышеперечисленные принципы были положены в основу создания в 2007 г. новой структуры АСУ ТП Самарского Водоканала.

Для обеспечения унификации процессов сбора и обработки информации в 2008 г. на предприятии был принят «Единый стандарт на внедрение систем автоматизации», который позволил от этапа проектирования до момента его реализации в существующей структуре предприятия обеспечить контроль и гарантировать взаимодействие проекта с имеющейся информационной системой.

В настоящее время развитие системы идет в рамках соблюдения модульного принципа, где на верхнем уровне предприятием была закуплена SCADA, и все проекты (от технических условий до процесса внедрения) должны обеспечивать стандарт подключения к ней. В укрупненном варианте структура АСУ ТП представлена на рис. 1.

Схема позволяет получить достаточно защищенную структуру сбора параметрических данных независимо от технологии их доставки, реализовывать функционал всех уровней для развития и использовать внутрикорпоративные ресурсы для обработки и резервирования получаемой информации. Также данная структура обеспечивает централизованную доставку данных в профильные подразделения по внутрисетевым связям. Это актуально, например, при использовании данных с приборов учета расхода воды для начисления платежей абонентам или формировании отчетов о потреблении электроэнергии со счетчиков удаленных подразделений.

Структура диспетчеризации АСУ ТП функционально состоит из двух частей: обслуживание процесса транспортировки чистой воды и стоков, а также мониторинг производственных площадок.

В настоящий момент в структуре АСУ ТП предприятия полностью запущен модуль диспетчеризации повысительных насосных станций – насосных станций подкачки (НСП). Данный модуль позволяет контролировать состояние станций подкачки, включенных в систему (114 шт.). На дежурный экран монитора станций (рис. 2) выводится информация, по которой персонал контролирует работу станции, агрегатов, осуществляет мониторинг давления и наличие связи со станцией.

Модуль практически полностью разработан собственными силами предприятия. Кроме того, соблюдение требований «Единого стандарта предприятия» подрядчиками, проводившими реконструкцию насосных станций подкачки, позволило значительно упростить реализацию проекта.

Выбор режима просмотра станций может осуществляться порайонно или через список «Избранное», куда диспетчер имеет возможность поместить требуемые станции.

Наличие функционала «Карта» (рис. 3) позволяет диспетчеру с помощью оперативной информации об утечках наглядно определять по адресу влияние аварийной ситуации на режим работы станции и наоборот. С функционала «Карта» диспетчер после выбора станции переходит на вкладку «Схема», где отображается состояние станции по передаваемым параметрам (рис. 4).

Наглядность позволяет использовать данный модуль для обеспечения оперативного контроля состояния агрегатов, режима работы (ручной, с помощью частотного преобразователя), давления на входе и выходе, показаний счетчиков расхода воды и электроэнергии, а также и для управленческого учета предприятия.

Преимуществом всех SCADA-систем является наличие инструментария для протоколирования и анализа параметров, что позволяет достоверно оценить различные ситуации – от расчета нормируемых показателей до контроля действий персонала.

На рис. 5 приведен пример суточного тренда работы станции по давлению, руководствуясь которым можно принимать решение об изменении параметров. В частности, по результатам мониторинга некоторых станций уже принято решение о необходимости повышения энергоэффективности ввиду снижения объемов водопотребления за счет установки приборов учета воды у населения.

Наличие данных по давлению и расходу на насосной станции подкачки является одной из составных частей базы для создания гидравлической модели водоснабжения, без которой невозможно достоверно определить или назначить режимы работы сетей водоснабжения. Функционал модуля мониторинга насосной станции подкачки параллельно отображается в местном диспетчерском пункте цеха насосных станций, что обеспечивает двойной контроль режима работы.

В структуре АСУ ТП предприятия также внедрен модуль управления резервуарами чистой воды (рис. 6).

С учетом особенностей рельефа г. Самары принята четырехзонная система водоснабжения, в связи с чем в эксплуатации находятся три резервуара чистой воды. Во второй зоне имеется один резервуар рабочим объемом 10 тыс. м³. В четвертой зоне расположены два резервуара рабочим объемом по 10 тыс. м³ каждый.

Резервуары чистой воды находятся на охраняемой территории (вне доступа персонала) и могут работать в трех режимах управления: автоматическом, дистанционном или ручном. В зависимости от режима водопотребления у дежурных диспетчеров есть возможность заранее подготовить резервуары к разбору воды, дистанционно управляя их наполнением.

Параметры работы резервуаров чистой воды протоколируются, так как являются одним из факторов, определяющих режим работы водопроводных сетей. Одним из видов протоколов работы является универсальный тренд (рис. 7) для оценки правильности принятия решений дежурного персонала.

Возможность оперативного управления в условиях нестандартности графика водопотребления и инерционности резервуаров чистой воды неоднократно оправдала возложенные на нее функции.

В системе также реализован принцип контрольных точек: данные с любого датчика (измерителя), установленного на сетях, попадая в систему, могут быть отображены и обработаны по математической модели, что представляет потенциальную возможность организации мониторинга актуальных объектов (рис. 8).

Данные с производственных площадок поступают в первую очередь на местные диспетчерские пункты. Благодаря возможностям системы SCADA при необходимости трансляция осуществляется на требуемый уровень информационной системы.

В качестве примера рассмотрим делегированный мониторинг транспортировки подъема воды с насосно-фильтровальной станции (НФС-1). Данные мониторинга выведены в центральный диспетчерский пункт для усиления контроля за станцией основного объема водоснабжения города в дополнение к системе местного диспетчерского пункта (рис. 9–11).

Внедрение современных технологий потребовало переобучения персонала, связанного с автоматизацией технологических процессов на всех уровнях. Слабым звеном остается нижний уровень, включающий в себя датчики, концевые переключатели исполнительных механизмов и т. п., но выбранная культура производства постепенно становится нормой.

Технологические новшества не обходят стороной и сам процесс водоподготовки. Внедрен механизм «online» контроля подаваемой воды от момента ее забора и далее по цепочке мониторинга на необходимых стадиях технологических операций, до непосредственной подачи в распределительную сеть.

При внедрении проектов вопрос автоматизации рассматривается отдельно и предусматривается в плане включения объекта в АСУ ТП предприятия. Отдельным пунктом в АСУ ТП выделена система контроля работ на сетях. Руководством и специалистами предприятия проводятся мероприятия по развитию системы, направленные в первую очередь на улучшение качества оказываемых услуг.

Выводы

Автоматизированная система управления технологическим процессом на предприятии «Самараводоканал» позволяет увеличивать объем мониторинга параметров, влияющих на качество услуг, при этом повышается оперативность обслуживания абонентов г. Самары. Система является эффективной и быстро окупается. За счет автоматизации рутинных процессов появляется возможность совершенствования производства и внедрения современных и перспективных технологий. АСУ ТП также интегрирована с системой логистики транспорта предприятия и позволяет контролировать транспортные расходы.