Автоматизация процессов управления на производстве

 

Содержание

 

Содержание

          Теоретическая часть

1. Предпосылки к созданию SCADA систем 3

2. Современные SCADA системы 7

3. Характеристики SCADA-систем 8

          Практическая часть

4. Необходимость  автоматизации службы снабжения 11

5. Программное обеспечение для  автоматизации службы 

снабжения 19

6. Анализ  программ «Мастер снабжения» и «DeliverWIZARD»         27

Заключение 30

Список  используемой литературы 31

 

 

 

1. Предпосылки к созданию SCADA систем

 

1.1 Первые SCADA-подобные системы

 

Ранние  управляющие решения, предварившие наступление эры SCADA, назывались «телеметрическими» системами и представляли собой  попытки организовать дистанционный  мониторинг небольшого числа параметров (обычно одного-двух). Все основные требования, которым должны удовлетворять современные решения типа SCADA, равно как и большинство обеспечиваемых такими решениями преимуществ, присутствовали уже в телеметрических системах начала 70-ых годов прошлого века хотя бы в зачаточном виде. Для отображения текущего состояния системы тогда использовались «имитационные стены» (mimic wall) (рис. 1). Оперативность вывода информации на такие стены можно охарактеризовать как «приближающуюся к реальному времени»: показания индикаторов и лампочек изменялись вручную по мере того, как перемещающиеся по удалённым локациям операторы получали новые данные.

 

Рисунок 1. Имитационные стены (mimic wall)

 

Аббревиатура SCADA расшифровывается как Supervisory Control and Data Acquisition – диспетчерский контроль и сбор данных. В ранних SCADA-подобных системах вроде тех, что применялись в задачах водоснабжения и водоочистки в 60-70-ых годах XX века, связь между диспетчерской (головной станцией SCADA) и удалёнными станциями была столь призрачной, что организовать полноценный оперативный контроль не представлялось возможным. Первые управляющие системы типа SCADA разрабатывались для налаживания сбора данных с удалённых локаций. Например, традиционно в задачах добычи и транспортировки нефти, а также водоснабжения и водоочистки критическое значение имеет информация о давлении и расходе. Для контроля критических показателей в ранних SCADA-подобных системах обычно использовались один-два аларма, которые обеспечивали, например, контроль входа в здание либо подавали сигналы типа «ёмкость пуста», «ёмкость заполнена» или «отказ насоса». Малое число параметров было обусловлено тогдашним уровнем развития управляющих систем. Организация надёжного мониторинга четырёх-пяти показателей для каждой удалённой станции расценивалась в те времена как крупный успех. Серьёзную проблему представляло даже налаживание дистанционного контроля времени работы насосов.

 

1.2 Традиционные рынки и движущие силы

 

Управляющие системы типа SCADA возникли в тех  отраслях, где в отличие от обрабатывающей промышленности «производственные  мощности» в принципе нельзя объединить под крышей одного или нескольких близко расположенных зданий. Основными  пользователями SCADA-решений во все  времена были распределённые компании и предприятия, занимающиеся:

- водоснабжением и водоочисткой,

- сбором производственных и ливневых сточных вод,

- регулированием паводков и дренажем,

- ирригацией,

- энергоснабжением,

- добычей и транспортировкой нефти,

- транспортировкой природного газа,

- крупные промышленные предприятия, имеющие удалённые станции.

Основными стимулами развития SCADA-систем и  роста их популярности на протяжении последних пятидесяти лет служили  два тесно связанных друг с  другом фактора. Первый – это желание операторов иметь более полный и качественный контроль над распределёнными процессами. Второй фактор – это стремление руководства сокращать и регулировать расходы. scada диспетчерский контроль данные

Одна  из причин роста расходов – это рабочая сила. До наступления эпохи современных SCADA-решений, типичная распределённая система управления, будь то управление водоснабжением, водоочисткой, ирригацией или транспортировкой углеводородов, требовала наличия штата «операторов на колёсах», периодически посещающих удалённые станции с целью сбора данных, внесения изменений, контроля над соблюдением требований к техническому обслуживанию и проведения инспекций. Причём эта деятельность должна была осуществляться непрерывно и круглосуточно – 24 часа в день 7 дней в неделю. В 70 годах прошлого века типичная сеть водоснабжения в США обслуживалась в среднем шестью-восемью «операторами на колёсах».

Существуют  и другие факторы, способствующие развитию рынка управляющих систем типа SCADA. Это демографические изменения, рост эксплуатационных расходов и неэффективность  альтернативных методов.

 

 

1.3 Человеко-машинные интерфейсы

 

С появлением компьютеров Macintosh, рабочих станций Silicon Graphics, графического программного обеспечения и, наконец, операционных систем Windows у разработчиков появилась  возможность создавать человеко-машинные интерфейсы (Human Machine Interface/HMI), заменившие имитационные стены и оставившие «операторов на колёсах» без работы.

Программные человеко-машинные интерфейсы всегда представляли собой нечто большее, чем просто ПО для визуализации состояния системы в реальном времени. Реальные решения класса HMI практически с самого начала были программно-реализованными версиями головной станции SCADA-системы. Самые ранние SCADA-пакеты, где предусматривались такие виртуальные средства управления, как переключатели «ручн./выкл./автом.», регуляторы режима работы насосов, модули алармов и другие, требовали использования печатных плат. В XXI столетии размеры управляющих систем типа SCADA ограничиваются лишь производительностью процессора, точнее, временем, которое требуется главному компьютеру на опрос всех узлов.

 

 

2. Современные SCADA системы

 

2.1 Основные возможности и средства

 

- автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;

- средства сбора первичной информации от устройств нижнего уровня;

- средства управления и регистрации сигналов об аварийных ситуациях;

- средства хранения информации с возможностью ее постобработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

- средства обработки первичной информации;

- средства визуализации информации в виде графиков, гистограмм и т.п.;

- возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как «единое целое» («recipe» или «установки»).

 

2.2 Основные функции

 

Прием информации о контролируемых технологических  параметрах от контроллеров нижних уровней  и датчиков

Сохранение  принятой информации в архивах.

Вторичная обработка принятой информации.

Графическое представление хода технологического процесса, а также принятой и архивной информации в удобной для восприятия форме.

Прием команд оператора и передача их в адрес  контроллеров нижних уровней и исполнительных механизмов.

Регистрация событий, связанных с контролируемым технологическим процессом и  действиями персонала, ответственного за эксплуатацию и обслуживание системы

Оповещение  эксплуатационного и обслуживающего персонала об обнаруженных аварийных  событиях, связанных с контролируемым технологическим процессом и  функционированием программно-аппаратных средств АСУ ТП с регистрацией действий персонала в аварийных  ситуациях.

Формирование  сводок и других отчетных документов на основе архивной информации.

Обмен информацией  с автоматизированной системой управления предприятием (или, как ее принято  называть сейчас, комплексной информационной системой).

Непосредственное  автоматическое управление технологическим  процессом в соответствии с заданными  алгоритмами.

 

3. Характеристики SCADA-систем

 

Функциональные возможности

 

В силу тех  требований, которые предъявляются  к системам SCADA, спектр их функциональных возможностей определен и реализован практически во всех пакетах. Перечислим основные возможности и средства, присущие всем системам и различающиеся только техническими особенностями реализации:

- автоматизированная разработка, дающая возможность создания программного обеспечения (ПО) системы автоматизации без реального программирования;

- средства сбора первичной информации от устройств нижнего уровня;

- средства управления и регистрации сигналов об аварийных ситуациях;

- средства хранения информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);

- средства обработки первичной информации;

- средства визуализации представления информации в виде графиков, гистограмм и т.п.;

- возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как единое целое (recipe , или установки).

Основу  большинства SCADA-пакетов составляют несколько программных компонентов (база данных реального времени, ввода-вывода, предыстории, аварийных ситуаций) и  администраторов (доступа, управления, сообщений).

Концепция SCАDA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское  управление и сбор данных) предопределена всем ходом развития систем управления и результатами научно-технического прогресса. Применение SCADA-технологий позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач  разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения  информации.

Дружественность человеко-машинного интерфейса (HMI/MMI), предоставляемого SCADA системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность «рычагов» управления, удобство пользования подсказками и справочной системой и т. д. - повышает эффективность взаимодействия диспетчера с системой и сводит к нулю его критические ошибки при управлении.

Следует отметить, что концепция SCADA, основу которой составляет автоматизированная разработка систем управления, позволяет  решить еще ряд задач, долгое время  считавшихся неразрешимыми: сократить  сроки разработки проектов по автоматизации  и прямые финансовые затраты на их разработку.

В настоящее  время SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного  управления сложными динамическими  системами (процессами).

По функциональным возможностям все системы в целом сравнимы. Технология программирования близка к интуитивному восприятию автоматизируемого процесса. Плюс мощное объектно-ориентированное программирование, используемое в большинстве этих пакетов, делает эти продукты легкими в освоении и доступным для широкого круга пользователей.

Важной  особенностью всех SCADA-систем является количество поддерживаемых разнообразных  ПЛК. Системы InTouch, Factory Link, GENESIS, RealFlex поддерживают десятки и сотни драйверов, что  делает их безусловными лидерами по этому  показателю.

Построение  прикладной системы на основе любой  из рассмотренных SCADA-систем резко сокращает  набор необходимых знаний в области  классического программирования, позволяя концентрировать усилия по освоению знаний в самой прикладной области.

Применение  в SCADA-системах новых технологий, разработка инструментальных средств комплексной  автоматизации предприятия свидетельствуют  о стремлении и возможности фирм-разработчиков  постоянно совершенствовать свои продукты, что является немаловажным фактором при выборе инструментального средства, даже если не все его технологические  решения в ближайшее время  будут использованы.

 

 

 

 

 

 

 

4. Необходимость  автоматизации службы снабжения

 

Автоматизация процесса снабжения – первый шаг  на пути к автоматизации бизнеса.

Рассмотрим  функциональные возможности, которыми должно обладать программное обеспечение, чтобы автоматизация процесса снабжения на предприятии превратилась в «процесс ради результата», а не в «процесс ради процесса» и, в конечном итоге, стала основой для автоматизации остальных звеньев такого сложного механизма, как бизнес. Для правильного выбора программного обеспечения необходимо четко представлять себе, какие функции мы возлагаем на ту или иную автоматизированную систему.

  Итак, программное обеспечение для автоматизации отдела снабжения должно позволять следующее:

- осуществлять планирование закупаемых товарно-материальных ценностей (ТМЦ), работ и услуг, используя «трехуровневый» метод планирования;

- на основании составленных планов закупок, работ и услуг составлять бюджеты закупок;

- иметь возможность выполнять мониторинг процесса снабжения в режиме реального времени;

- обладать инструментами анализа событий, произошедших в системе;

распределять  поставленные товары, работы и услуги согласно утвержденным планам.

 

 

 

 

 

 

 

4.1  Трехуровневое  планирование закупок

 

Трехуровневое планирование закупок – не панацея, а метод для эффективного управления процессом 

 

   Первый уровень: потребители товаров,  работ, услуг. К данному кругу  участников процесса могут относиться  как внутренние потребители (службы  и отделы предприятия), так и  те (в случае, если предприятие  занимается торговлей), которые непосредственно  владеют информацией о потребностях  в определенных товарах, работах  и услугах, предоставляемых конечному  потребителю.