Исследование и разработка методов автоматизированного управления технологическими процессами и их конфигурациями в производствах поточного типа тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.13.11, кандидат технических наук Браништов, Сергей Александрович

• Браништов, Сергей Александрович
• кандидат технических наук
• 2008

Оглавление диссертации кандидат технических наук Браништов, Сергей Александрович

Введение.

Глава 1. Анализ схемы управления процессами и технологией в традиционных АСУ ТП

1.1. Особенности управления технологическими процессами в поточных производствах.

1.2. Человек в схеме управления технологическим процессом.

1.2.1. Контуры управления в АСУ ТП.

1.2.2. Роли человека в традиционных АСУ ТП.

1.3. Традиционные подходы к управлению потоковыми производствами.

1.4. Управление на основе событийных моделей.

1.5. Технологические регламенты.

1.5.1. Понятие регламента.

1.5.2. Порядок разработки, согласования и утверждения технологических регламентов производственных процессов.

1.5.3. Важность технологического регламента.

1.5.4. Место регламента в управлении технологическим процессом.

1.6. Выводы по главе. Постановка задач диссертации.

Глава 2. Формализация нормативных требований по веденшо процессов.

2.1. Модель активного сценария.

2.2. Модель диалога автоматизированной системы с человеком.

Глава 3. Расширение аппарата событийных моделей производства.

3.1. Общие замечания. Основной подход, событийного моделирования.

3.2. Модель технологической сети.

3.3. Модель материалопровода.

3.4. Модель агрегата.

3.5. Модель технологического процесса.

3.6. Функционирование событийных моделей.

3.7. Выводы по главе.

Глава 4. Методика моделирования технологических процессов.

4.1. Декомпозиция объекта управления.

4.2. Разработка моделей процессов.

4.2.1. Описание актуальных режимов процесса.

4.2.2. Формирование требуемой конфигурации технологической сети.

4.2.3. Определение условий запуска режимов.

4.2.4. Определение условий функционирования режимов.

4.2.5. Разработка моделей всех процессов технологического объекта.

4.3. Разработка сценария реализации цели управления.

4.3.1. Определение и постановка целей управления.

4.3.2. Наполнение графа операций инструкциями настройки процессов.

4.3.3. Задание условий выполнения команд и инструкций.

4.3.4. -Формирование параллельных, одновременно управляющих операций.

4.3.5. Задание диалога оператору на запрос решения.

4.4. Методика иерархического моделирования структуры ТП.

4.5. Практическое применение результатов исследований и разработок.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка методов автоматизированного управления технологическими процессами и их конфигурациями в производствах поточного типа»

Актуальность исследования.

Для повышения производительности труда при управлении в промышленности, а также для повышения надежности и точности управления уже несколько десятков лет применяются автоматизированные системы управления (АСУ). Выделяют несколько уровней управления производством, начиная с управления технологическими процессами (ТП) и до стратегического управления и организации производственной деятельности. Те АСУ, которые работают на уровне технологических процессов, управляют непосредственно исполнительными механизмами: технологическими аппаратами, машинами и приводами; такие системы называют автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

Первые АСУ ТП строились на базе контрольно-измерительных приборов и средствах автоматики (КИПиА), логика работы которых формировалась релейной или триггерной схемой [1,2]. Основными задачами первых АСУ ТП были: обеспечение автономной работы локальных установок по заранее «прошитому» алгоритму, простейшая индикация измерений датчиков и протоколирование важных величин на бумажных носителях. Обработка измерений и вычисления выполнялись в минимально необходимом объеме опять же в неизменяемых аналоговых схемах.

Развитие элементной базы АСУ ТП произошло благодаря прогрессу электронной техники. С появлением программируемых логических контроллеров (ПЛК) и электронно-вычислительных машин стало возможным расширить гибкость управления, повысить вычислительные мощности системы и протоколировать гораздо больше параметров ТП чем прежде. На системы этого времени возлагались уже дополнительные функции: помощь персоналу в координации множества технологических процессов и операций, ведение архивов и подготовка отчетных документов.

Последующее развитие на этом уровне выразилось в компьютеризации АСУ ТП с помощью персональных вычислительных машин и компьютерных сетей, распределенных ПЛК и интеллектуальных датчиков. Произошло развитие человеко-машинного интерфейса, к нему предъявляются новые требования по эргономике, скорости обновления информации, интеллектуализации. Свершилась своего рода интеграция между средствами сбора данных, их обработки и хранения, средствами визуализации и средствами логического управления технологическим процессом. Результатом этой интеграции и являются современные автоматизированные системы управления технологическими процессами [3,4].

В последнее десятилетие основой новацией при внедрении автоматизации на этом уровне, являются SCADA-системы (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское управление и сбор данных) [5]. Программные продукты SCAD А применяются, как правило, для создания интерфейса оператора, сбора данных о производственном процессе, их архивировании, и для подготовки отчетных документов. SCADA теперь все больше заменяет контрольно-измерительные приборы, а программируемые контроллеры - жесткую автоматику. Использование SCADA-системы увеличило долю фирменного программирования в составе программного обеспечения АСУ ТП, значительно повысило надежность проектных решений и доверие к ним заказчика и эксплуатационного персонала. Однако роль человека при управлении ТП с использованием SCADA-систем осталась прежней, как и в системах на основе КИПиА. С точки зрения потенциала технических средств и базового программного обеспечения (SCADA + современные фирменные базы знаний) имеются реальные возможности для повышения степени автоматизации технологических процессов со снижением участия человека в управлении процессами. Однако, анализ многих действующих АСУ ТП (например, АСУ ТП площадочных объектов [6. 7, 8]) показывает, что на сегодняшний день функциональные возможности АСУ ТП используются на прежнем уровне - по большей части SCADA фактически просто отображают состояние процесса. Сегодня, как правило, автоматически осуществляется только контроль параметров и локальное управление отдельными установками производства. Вместе с тем, координация процессов и операций, взаимодействие со смежными системами и службами, управление процессом в целом и принятие решений в экстремальных ситуациях возлагается по-прежнему на человека [10].

Как показывает анализ аварий и нештатных ситуаций в сложных системах, до 70-ых годов прошлого века доля аварий по причине техники составляла 80%, а по причине человека — 20%. В последнее время, в силу повышения надежности и усложнения функциональности технических средств, ситуация поменялась на обратную: теперь доля ошибок человека значительно превышает технические сбои. Это является следствием перемещения слабого звена в схеме управления с техники на человека, поскольку технический прогресс опережает эволюцию биологических способностей человека, то есть надежность принятия решений и профессионализм человека со временем меняется слабо. При сохранении в схеме управления доли человеческого участия, мы получим обратно пропорциональную этой доли надежность системы управления, ведь, по-прежнему остается влияющим «человеческий фактор» [10].

Рис. 1 иллюстрирует традиционную схему управления в современных АСУ ТП, в которых человек — наивысшее звено, осуществляющее управление технологией путем координации выполнения набора стандартных функций системы управления.

Индикация , / Л \ Программно-логическое управление

Сигнализация I I 1

Регулирование I Защиты и блокировки

Дистанционное управление

Рис. 1. Человек в управлении технологическим процессом

В рамках автоматизированной системы управления персонал как инициирует выполнение этих функций, так и имеет доступ к результатам их исполнения, на основе чего он и планирует свои действия по управлению технологическим процессом. В традиционной схеме он находится над всеми задачами, являясь инициирующим и контролирующим звеном цепочки управления. Здесь средств независимого контроля действий персонала не имеется; отсюда - неуправляемая возможность ошибок человека. На рисунке цифрами показаны задачи по управлению технологическим процессом и их распределение по уровням принятия решения. Оперативные задачи управления, контроль процессов, реагирование на события решаются оперативным персоналом, а организация технологии и планирование процесса -технологами производства.

В настоящей работе ставится задача снизить уровень ошибок персонала при управлении технологическим процессом. Направление достижения поставленной цели основывается на допущении, что при высокой степени автоматизации, большая часть управляющих воздействий выполняется через систему автоматизации, поэтому есть возможность контролировать действия человека при управлении процессом средствами АСУ ТП. Таким образом, чтобы снизить ошибки человека необходимо внести в АСУ ТП информацию о ролях, полномочиях и обязанностях персонала, тогда в режиме диалога система сможет подсказывать и направлять действия человека в соответствии с ситуацией на объекте управления. Предлагается решение этой задачи путем переложения части функций человека на автоматизированную систему, а также наделения системы функциями контроля действий и полномочий персонала.

Задача контроля действий и полномочий персонала решается путем дифференциации ролей человека в управлении, и путем введения механизмов управления ТП, при которых ограничивается роль персонала в рамках потребностей технологического процесса в конкретный момент времени. То есть, решение от персонала востребуется только тогда, когда это необходимо по технологии, и в соответствии с ролью и задачами человека в цепочке управления технологическим процессом в этот момент. Разрабатываются модели и процедуры передачи функций контроля процесса, реакции на события и управления ТП в систему автоматизации. Рассматриваемый подход развивает схему на основе событийного моделирования, предложенную в [9], путем введения модели активных сценариев, которые учитывают разделение ролей персонала и ограничение воздействия на объект управления.

Цель работы и задачи исследования.

Цель диссертационной работы снизить риски ошибок человека при управлении технологическим процессом для чего исследуются существующие и разрабатываются новые методы автоматизации технологических процессов (ТП), разрабатывается новая схема управления, уровень автоматизации управления в которой повышен за счет включения в схему управления регламентов и ограничения участия оператора в управлении.

Для достижения этой цели в диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Провести анализ современного состояния автоматизированных систем управления технологическими процессами промышленных предприятий поточного типа с целью оценки уровня автоматизации и роли человека в контуре управления.

2. Исследовать традиционные методы построения АСУ ТП поточных производств, выделить их недостатки.

3. Предложить методы моделирования технологических объектов и построения схемы управления, позволяющие разрабатывать системы автоматизации на более высоком уровне, с более плотным покрытием функций управления объектом.

4. Разработать набор моделей для описания поведения технологического объекта управления (ТОУ) и схему управления на их основе в составе:

- для описания структуры ТОУ — модель технологической сети,

- для моделирования простейшей единицы управления, элемента ТОУ и узла технологической сети - модель агрегата,

- модель продуктопровода - для представления средства транспортирования материалов и элементов сети, связующих агрегаты, модель описания структуры, режимов и жизненного цикла простейших (базовых) технологических процессов на участке сети, для упрощения моделирования сложных технологических объектов разработать модель сложносоставных (комплексных) процессов, описывающих взаимодействие нескольких базовых процессов, модель технологического сценария (регламента) — для представления обобщенного алгоритма управления ТОУ на основе координированного управления процессами согласно требованиям технологического регламента, модель диалога автоматизированной системы с оператором, обеспечивающую человеко-машинный интерфейс с активными сценариями управления.

5. Разработать методику применения моделей для построения системы автоматизации, и определить основные подходы к проектированию системы с использованием новой схемы управления.

Объект исследования - АСУ ТП производственных предприятий с технологическими процессами непрерывного поточного типа: нефтегазодобывающих, водоочистных, водообеспечивающих, электроэнергетических, хранилищ и переработки сыпучих материалов и т.п.

Предмет исследований - управление технологическими процессами, организация и методы управления, уровень автоматизации различных контуров управления, роли человека в управлении процессом.

Методы исследования базируются на приемах системотехники, теории конечных автоматов, теории графов, прикладном программировании, стандартах проектирования АСУ ТП, опыте проектирования, внедрения и обслуживания автоматизированных систем управления.

В ходе проведения исследований использовались труды отечественных и зарубежных ученых в области автоматизированных систем управления. В качестве источников были использованы материалы научных трудов, периодики, конференций и семинаров.

Научная новизна работы заключается в разработке средства формального представления технологического регламента в схеме управления, в частях оперативного управления ТП и реакции на критические события. С помощью предлагаемого средства появляется возможность повысить уровень автоматизации управления ТП, на тех этапах управления, где принимаются решения персонала, базирующиеся на нормативной документации. Кроме того, новизна работы в предлагаемом комплексе моделей и схеме управления ориентированных на автоматизированное управление параметрами и структурой технологических процессов поточного типа.

На защиту выносятся следующие результаты:

Методы моделирования технологических объектов и построения схемы управления,

- Расширенные событийные модели технологического оборудования и производственных участков: агрегатов, продуктопроводов, локальных (базовых) технологических процессов, сложносоставных (комплексных) ТП;

- Разработанные модели: технологических сценариев, диалогов автоматизированной системы с оператором;

Основные результаты исследования, имеющие практическое значение:

- методика применения этих моделей для построения АСУ ТП.

Практическая ценность работы заключается в том, что основные положения, выводы и рекомендации диссертации ориентированы на широкое применение разработанной методики проектирования АСУ ТП на различных производствах поточного типа и создают методологическую базу для модернизации действующих систем. Результаты диссертационной работы доведены до конкретных моделей и методов.

Апробация и внедрение результатов исследования. Проведенные в диссертации исследования непосредственно связаны с планами научно-исследовательских работ ИПУ РАН выполняемых по федеральным и региональным программам, соответствуют теме: «Разработка моделей, методов логического управления и механизмов взаимодействия специалистов различного профиля в производственных процессах, включая технологию и техническое обеспечение с целью поддержания безопасности и эффективности потенциально-опасных производств поточного типа».

Основные результаты работы были доложены и одобрены на:

- IV международной конференции "Математическое моделирование в образовании, науке и производстве". (Молдова, Тирасполь, Приднестровский государственный университет, 2005);

- II и III международной научно-технической конференции по проблемам управления (Москва, ИПУ РАН, 2003, 2006);

- 9th IFAC Symposium on Automated Systems Based on Human Skill And Knowledge (Nansy, France, 2006);

- Всероссийская молодежная научная конференция по проблемам управления (Москва, ИПУ РАН, 2008);

- семинарах ИПУ РАН;

Основные положения диссертации были использованы в проектах АСУ ТП объектов подготовки нефти: Центрального товарного парка (ДТП), Комплексного сборного пункта №3 (КСП), КСП-5, КСП-9 СНГДУ-1 ОАО «Самотлорнефтегаз» и Дожимной насосной станции №33 (ДНС) СНГДУ-2 ОАО «Самотлорнефтегаз», реализованных компанией Информационные бизнес системы (Москва). Для каждого из проектируемых объектов были разработаны и включены в раздел математического обеспечения проекта: событийные модели агрегатов и технологических процессов, реализующих алгоритмы управления технологическим оборудованием, а также новая схема управления производственным участком на основе технологического сценария. С помощью разработанной автором методики был реализован прототип программного обеспечения контроллера и интерфейс оператора.

Публикации. По материалам диссертации опубликовано 9 печатных работ, из них 2 в рецензируемых изданиях, рекомендуемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и приложения. Общий объем диссертационной работы 115 страниц машинописного текста, включает 24 таблицы и 49 рисунков.

Заключение диссертации по теме «Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, комплексов и компьютерных сетей», Браништов, Сергей Александрович

3.7. Выводы по главе.

Активные технологические сценарии в сочетании с событийными моделями технологических процессов и оборудования предоставляют новые возможности автоматизации управления технологическими процессами: управление процедурой ведения ТП, автоматизированный контроль и управление деятельностью персонала, координация служб и технических работ на объекте, разграничение уровней управления с помощью персонализации интерфейсов.

Автоматизированное управление ТОУ с помощью технологического сценария заключается в интерпретации шагов сценария, и в соответствии с инструкциями в его позициях происходит подача команд на изменение структуры ТОУ и режимов работы ТП или управление неавтоматизированной работой персонала на объекте.

Для построения системы автоматизированного управления структурой и режимами ТОУ за основу взята совокупность событийных моделей (СМ) агрегатов, технологических процессов и технологической сети, разработанных в [1] и дополненных в этой работе моделями диалогов и активных технологических сценариев.

Такое решение позволяет переложить ряд функций управления с человека на автоматизированную систему - сравните рисунок 29 с рисунком 1.

Технолог

5. Планирование процесса С

Опеоатоо Т11

Индикация

1 I \ программно-логическое управление

Сигнализация II'

Регулирование |3а"<иты " блокировки Дистанционное управление

Рис. 29. Дополнительные средства автоматизации функций человека.

Благодаря свойствам событийных моделей удалось построить схему управления процессами, основанную на интерпретации фаз технологического сценария, исполнения предусмотренных в фазе команд запуска и гашения технологических процессов. Схема управления основана на анализе текущего состояния структуры технологической сети по ее логической модели, и для управления структурой процессов использует принцип управления с обратной связью по отклонению текущего состояния структуры от требуемого. При этом активные технологические сценарии используются как программы достижения технологических целей производства. Сценарии предусматривают разделение ролей управляющих процессом лиц по уровню принятия решений, руководство выбором варианта управления, координацию различных исполнителей и контроль исполнения заданий. Подход к контролю и ограничению действий персонала при управлении технологическими процессами на основе модели активных сценариев рассматривается в [3].

Глава 4. Методика моделирования технологических процессов

Методика моделирования технологического объекта проводится на примере дожимной насосной станции (ДНС). Этот объект первичной подготовки нефти применяется для сбора со скважин и предварительной сепарации добываемой жидкости.

Технология обработки сырой нефти на объектах подготовки нефти заключается в разделении эмульсии на отдельные фракции: попутный газ, нефть, воду и механические примеси [2]. Конструктивно объекты подготовки строятся на основе технологических установок селективного отбора фракций, организуя несколько ступеней сепарации. На первой ступени выполняется отбор газа, на второй основная сепарация воды и механических примесей, а на третей окончательное обезвоживание и разгазирование нефти. Для первичного разгазирования нефти применяются нефтегазосепараторы (на рис. 30 обозначены как НГС). Для отделения воды используются горизонтальные отстойники (ОГ). На последней ступени сепарации применяются буферные емкости или концевые сепарационные установки (БЕ). Подготовленная товарная нефть помещается в накопительные резервуары (РВС), где происходит динамический отстой и дополнительное выделение остатков воды и газа. Откачка товарной нефти в центральный товарный парк нефтепромысла выполняется блочными насосами внешней откачки (БНВО) из резервуара товарной нефти, либо напрямую с буферной емкости третей ступени сепарации. На выходе объекта подготовки нефти устанавливается узел учёта расхода и качества нефти.

Отделенная вода и механические примеси накапливаются в резервуарах очистных сооружений и отстаиваются. Здесь происходит осаждение из воды тяжелых фракций и небольшого количества растворенной нефти. По достижению определенного уровня нефть собирается с поверхности воды насосами уловленной нефти (НУН), а вода откачивается на региональные очистные сооружения блоком насосов перекачки воды (БНПВ). Сбор и очистка отделенного попутного газа выполняется в газосепараторах ГС, после чего он используется для внутренних нужд или отводится на газоперекачивающий завод. Газ низкого давления с последних ступеней сепарации утилизируется на факелах Ф.

БГл>1 g8-i

Нёфть е маяиемральный нефтепровод

Водэ на оч/слtHtte сооружения

Рис. 30. Технологическая схема ДНС. 4.1. Декомпозиция объекта управления.

Для моделирования производственного объекта используются метод декомпозиции сложного объекта и применение иерархических событийных моделей для его компонентов [1]. Моделирование начнем с декомпозиции технологической сети на участки соответствующие технологическим переделам (этапам) общего производственного процесса.

Поскольку декомпозиция ТОУ на отдельные моделируемые участки носит субъективный характер, строго не регламентируется, и производится с целью удобства представления всей структуры ТОУ и его поведения, то возможны различные варианты сочленения моделей фрагментов ТОУ. Так, модели участков могут быть связаны либо пассивными элементами, такими как трубопроводы, или же активными агрегатами, когда интерфейсный агрегат принадлежит сразу нескольким фрагментам. Это, несомненно, должно отражаться в свойствах моделей этих фрагментов.

Можно использовать два способа выделения моделей процессов в ТОУ. Первый получается так, что процессы не имеют общих агрегатов, и агрегаты, принадлежащие этим процессам, управляются исключительно ими. Тогда процессы стыкуются через элементы передачи потока (трубы, коллекторы, емкости и т.д). Положительные стороны этого способа в том, что нет конфликта при управлении общим агрегатом, когда в одно и тоже время разным процессам требуется его взаимоисключающее состояние. А отрицательные в том, что ограничиваются возможности в управлении, так как агрегат закрепляется за одним процессом. Вследствие чего, в модели этого процесса приходится задавать излишние конфигурации, которые обеспечили бы взаимодействие с другими процессами. Тем самым усложняются модели. Во втором способе процессы стыкуются через интерфейсные агрегаты, которые являются общими для них. При таком способе выделения процессов общие агрегаты могут управляться каждым процессом. Что в свою очередь дает более гибкое управление всем ТОУ. Это плюс. И в этом случае, одновременное использование агрегатов несколькими процессами происходит по заранее оговоренным четким правилам: когда, и в каких ситуациях агрегат может поменять свое состояние, если уже используется в другом процессе и т.д. А здесь, однако, имеется минус в том, что появляется много спорных условий, иногда даже противоречивых, которые следует рассматривать для каждого вида производства индивидуально, а значит вырабатывать всякий раз новые правила.

Выделим группы агрегатов обеспечивающих процессы сепарации на первой, второй и третей ступенях.

Первая ступень сепарации строится на установках отделения газа от нефтяной эмульсии НГС и агрегатах обвязки, это: входные задвижки по потоку эмульсии и выходные задвижки по потокам воды газа и нефти. На рис. 31. показан участок технологической сети, который выделен для построения модели 1 ступени сепарации.

Рис. 31. Участок технологической схемы 1 ступени сепарации.

Затем для выделенного участка технологической сети разрабатывается модель технологического процесса. Остальные участки будут выделены и показаны ниже.

После того как вся технологическая сеть разделена на отдельные моделируемые участки соответствующих отдельным функциональным процессам, проводиться разработка моделей для этих процессов. На выделенном фрагменте сети, на рис. 30, в технологическом на вторую ступень

4.2. Разработка моделей процессов. процессе участвуют следующие агрегаты: сепаратор НГС-2, входная задвижка 6н, выпускная задвижка дренажной системы 69н, клапан-регулятор по выходу нефти КлН-2, и три его байпасные задвижки 11н, 12н, 13н, а также задвижка по выходу газа 4г.

4.2.1. Описание актуальных режимов процесса.

Далее для модели следует определить все возможные и востребованные по технологии функциональные режимы процесса. Эти режимы будут четко определяться заданной конфигурацией технологической сети, которая формируется из требуемых состояний агрегатов. Для моделируемого процесса в технологии задействованы следующие режимы:

• Режим заполнения сепаратора — востребован при включении сепаратора в работу из остановленного состояния; является промежуточным перед основным рабочим состоянием. В этом режиме задвижки обвязки сепаратора устанавливаются в такое положение, при котором происходит заполнение емкости сепаратора эмульсией и контролируется процесс повышения уровня и давления;

• Регулирование — основной рабочий режим сепаратора, его назначение поддержание оптимальных условий процесса отделения газа. Такими условиями являются определенный уровень эмульсии и давление газа в емкости. Для выполнения этих условий применяется клапан-регулятор по выходу нефти.

• Режим слива применяется для вывода сепаратора из общего технологического процесса при необходимости ремонта или чистки.

• Останов - режим, при котором сепаратор не используется в основном технологическом процессе, но как единица оборудования может быть занят в процессе ремонта.

Затем необходимо описать принцип функционирования процесса в каждом режиме, показав в каких состояниях должны быть агрегаты и тем самым задать конфигурацию участка технологической сети.

4.2.2. Формирование требуемой конфигурации технологической сети.

Состояния агрегатов для всех востребованных режимов заносят в таблицу МБ (см. табл. 7). Модели процесса дано обозначение ПНГС-2.

Заключение

В диссертации поставлена и решена важная техническая задача - повышение надежности управления технологическими процессами вследствие снижения рисков ошибок персонала при управлении. Это достигнуто путем внесения в АСУ ТП правил координированного управления процессами по параметрам и структуре сети, которые прописываются регламентами, а также за счет ограничений действий персонала предлагаемыми вариантами управления. Для этого развиты известные и разработаны новые событийные модели инструментов управления ТП, разработана новая схема управления.

Цель работы достигнута благодаря следующим теоретическим и практическим результатам:

1. Предложена концепция организации управления на основе активных технологических сценариев, которые призваны формально представить в АСУ ТП, ранее остающиеся за рамками систем автоматизации, нормы ведения технологических процессов прописанные в нормативной документации (в инструкциях, регламентах) и исполняемые исключительно человеком.

2. Разработана формальная модель технологического сценария. Сформированы и описаны методы создания сценариев. Активные технологические сценарии в сочетании с событийными моделями технологических процессов и оборудования предоставляют новые возможности автоматизации управления: оперативное управление ТП, автоматизированный контроль и направление деятельности персонала, координация служб и технических работ на объекте, разграничение уровней управления с помощью персонализации интерфейсов. Сценарии предусматривают разделение ролей управляющих процессом лиц по уровню принятия решений, руководство выбором варианта управления, координацию действий различных исполнителей и контроль исполнения заданий.

3. Известные событийные модели агрегатов, материалопроводов и технологических процессов расширены новыми свойствами, которые позволили ввести в АСУ ТП контроль соблюдения технологии производства при реконфигурации технологической сети и изменении режимов процессов.

4. Разработана схема функционирования совокупности событийных моделей и управления технологическими процессами. Благодаря новым свойствам событийных моделей удалось построить схему автоматического управления распределенными технологическими процессами с контролем свойств материалов и структуры их потоков. Новая схема управления основана на интерпретации фаз технологического сценария и исполнении предусмотренных в фазе команд управления. Событийные модели элементов технологической сети позволяют реализовать принцип управления с обратной связью по отклонению текущего состояния структуры сети от требуемого. Изменение режимов работы установок и конфигурации технологической сети происходит при анализе текущего состояния структуры сети по ее логической модели. При этом активные технологические сценарии используются как программы достижения технологических целей производства. Показано, что такое решение позволяет переложить ряд функций управления с человека на автоматизированную систему, а именно: контроль состояния оборудования, реакция на события, многошаговое управление, обеспечение и соблюдение режимов, координация работ и контроль соблюдения технологии.

5. Разработана модель диалога автоматизированной системы с персоналом. Рассмотрено участие человека в системе управления технологическим процессом. Выделены роли человека и функции. Диалоги создаются по уровням принятия решений и позволяют адресовать запросы по полномочиям. Такое распределение функций управления между персоналом позволяет повысить эффективность управления за счет ограничения человека в контуре управления в рамках только тех действий, которые от него ожидаются в конкретной ситуации.

6. Предложена методика применения событийных моделей и построения системы автоматизации на их основе.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Браништов, Сергей Александрович, 2008 год

1. Труды сессии АН СССР по научным проблемам автоматизации производства. М.: АН СССР, 1957.

2. Энциклопедия современной техники. Автоматизация производства и промышленная электроника. М.: «Советская энциклопедия», 1962.

3. Прангишвши КВ., Амбарцумян A.A. Научные основы построения АСУ ТП сложными энергетическими системами. М.: Наука, 1992.

4. Прангишвили КВ., Амбарцумян A.A. Основы построения АСУ сложными технологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1994.5. www.asutp.ru,asutp.interface.ru

5. Прангишвили КВ., Амбарцумян A.A. и др. Анализ состояния и предложения по повышению уровня автоматизации энергетических объектов. // Проблемы управления, №2, 2003.

6. Отчет об обследовании АСУ ТП объектов добычи и подготовки нефти нефтегазодобывающих предприятий ОАО «Тюменская нефтяная компания» Нижневартовского региона. ИПУ РАН для ООО «Информационные бизнес системы».2002 г.

7. Амбарцумян A.A., Казанский Д.Л. Управление технологическими процессами на основе событийной модели. ЧI и II, // АиТ № 10,11; 2001.

8. Вабиков В.М., Панасенко K.M. Роль человеческого фактора в обеспечении безопасности АЭС // Атомная техника за рубежом. 1989, №12,с.З-10.1. Глава 1

9. Амбарцумян A.A., Браништов С.А. Событийные модели управления технологическими процессами ориентированные на защиту от ошибочных действий персонала. — М.: ООО «Гринвич», 2006. 168 с.

10. Прангишвили КВ., Амбарцумян A.A. Основы построения АСУ сложнымитехнологическими процессами. М.: Энергоатомиздат, 1994.

11. Амбарцумян А.А. Толстых А.В. Воронин Б.И. Ключевые положения создания системы предупреждения на объектах уничтожения химического оружия. М.: Надежность, №4, 2005

12. Волик Б.Г. Проблемы анализа техногенной безопасности. // Автоматика и Телемеханика, 2002, № 12

13. Волик Б.Г. Техногенная безопасность автоматизированных комплексов. / 2-я Международная конференция по проблемам управления, М, 2003

14. Ицкович Э. Л., Гребешок Е. А. Разработка автоматизированной системы экологической защиты региона от промышленных выбросов. // Приборы и системы управления, № 4,1996.

15. Абрамова Н.А. Рефлексивный подход и проблема взаимопонимания.// Человеческий фактор в управлении: Сборник статей по ред. Абрамовой Н.А., Новикова Д.А. М.: КомКнига, 2006.

16. Edgar Chacon, Isabel Besembel and J-C. He met. Coordination and optimization in oil and gas production complexes. // Computer in Industry, №53, 2004, pages 17-37

17. Edgar Chacon, Isabel Besembel and other. An integration architecture for the automation of a continuous production complex. // ISA Transactions, №41, 2002, 1-0

18. M. Nourelfath, E. Niel. Modular supervisory control of an experimental automated manufacturing system. // Control Engineering Practice, Volume 12, Issue 2,2004, pages 205216

19. W.M. Wonham. Supervisory control of discrete-event systems. // Electrical and Computer Engineering University of Toronto, 2006

20. Tae-Sic Yoo, Stephane Lafortune. A general architecture for decentralized supervisory control of discrete-event systems. // Discrete-event dynamic systems: theory and applications, 2002.

21. Stewart Robinson. Simulation: The Practice of Model Development and Use. // Wiley, Chichester, UK. 2004

22. Stewart Robinson. Soft with a Hard Centre: Discrete-Event Simulation in Facilitation. // Journal of the Operational Research Society, 52 (№ 8), 2001, pages 905-915.

23. C.G. Cassandras, D.L. Pepyne and Y. Wardi. Optimal control of class of hybrid systems. // IEEE Trans, on Automatic Control, vol. AC-46, no.3, pp. 398-415, 2001.

24. Амбарцумян А.А., Казанский Д.Л. Управление технологическими процессами на основесобытийной модели. ЧI и II. // АиТ № 10,11; 2001.

25. Алиев Р. А., Либерзон М. И. Методы и алгоритмы координации в промышленных системах управления. — М.: Радио и связь, 1987. — 208 с

26. Бабкин Е.А. Событийные модели дискретных систем. Курск, гос. ун-т. Курск, 2005. -Деп. в ВИНИТИ 14.01.05. № 30-В2005. - 18 с.

27. ОСТ 42-505-96. Продукция медицинской промышленности. Технологические регламенты производства. Содержание, порядок разработки, согласования и утверждения. Стандарт отрасли. Утверждены Минздравом РФ 25 февраля 1998 г.

28. РД 06-627-03. Методические рекомендации о порядке разработки, согласования и утверждения регламентов технологических производственных процессов при ведении горных работ подземным способом. Введены в действие с Госгортехнадзором 1 января 2004 г.

29. Правила безопасности в нефтяной и газовой промышленности. Постановление № 56 Госгортехнадзора России от 05.06.2003. Введены с 30.06.2003 года.

30. Положение о технологических регламентах производства продукции на предприятиях химического комплекса. Утвержден: Министерство экономики РФ, 06.05.2000.

31. РД 09-251-98 Положение о порядке разработки и содержания раздела "Безопасная эксплуатация производств" технологического регламента. Утверждён: 18.12.1998 Госгортехнадзором России, Постановление 77.

32. Технологический регламент на эксплуатацию ДКС-7. ООО "Ямбурггаздобыча". 2000г.

33. Технологический регламент комплексного сборного пункта нефти №11 Самотлорского месторождения. ООО «Гипротюменнефтегаз». 2002г.

34. Положение о технологических регламентах производства продукции на предприятиях химического комплекса. Утвержден: Министерство экономики РФ, 06.05.2000. -Приложение 6: «Технологический регламент установки подготовки нефти».

35. Отчет об обследовании АСУ ТП объектов добычи и подготовки нефти нефтегазодобывающих предприятий ОАО «Тюменская нефтяная компания» Нижневартовского региона. ИПУ РАН для ООО «Информационные бизнес системы».2002 г. Глава 3

36. Амбарцумян A.A., Казанский Д.Л. Управление технологическими процессами на основе событийной модели. ЧI и II. // АиТ № 10,11; 2001.

37. Амбарг{умян A.A., Потехин А.И. Разработка механизмов управления объектами с поточной технологией на основе событийных моделей каналов. // АиТ № 4; 2003.

38. Амбарцумян A.A., Браништов С.А. Методика иерархического структурирования событийных моделей технологических процессов // Информационные технологии в проектировании и производстве, № 2; 2003.

39. Скобло А.И., Молоканов Ю.А. и др. Процессы и аппараты нефтегазопереработки и нефтехимии: Учебник для вузов. 3-е изд., М.: «Недра-Бизнесцентр», 2000, 677 с.У