Содержание
| Введение | |
| 1. Знакомство с СПбГТИ(ТУ) и кафедрой АПХП. Встречи с заведующим кафедрой АПХП, с руководителем стажировки и научными сотрудниками, оформление в библиотеку СПбГТИ(ТУ) | |
| 2. Работа в библиотечном фонде СПбГТИ(ТУ) по тематике магистерской диссертации, обсуждение диссертационной работы с руководителем стажировки | |
| 3. Знакомство с достопримечательностями г. Санкт-Петербурга | |
| 4. Знакомство с лабораторно-исследовательской базой кафедры АПХП, выполнение экспериментов на установки управления гидравлическим объектом, консультация со специалистами кафедры по теме работы | |
| 5. Посещение лекции и практических занятий по дисциплине «Микропроцессорные системы управления», изучение программного-технического обеспечения кафедры АПХП | |
| 6. Посещение лекции по дисциплине «Оптимальное управление», консультация со специалистами кафедры | |
| Заключение |
Введение
Тема магистерской диссертационной работы: Разработка автоматизированной системы управления процессом выпаривания в производстве биомедицинских препаратов
Стажировка проходила на кафедре «Автоматизация процессов химической промышленности» (АПХП) Санкт-Петербургского государственного технологического института (СПбГТИ(ТУ)) в рамках договора между СПбГТИ(ТУ) и ЮКГУ им. М. Ауэзова в период с 24.02.2016 по 04.03.2016.
Цели научно-исследовательской стажировки:
- знакомство с научно-технической базой кафедры АПХП;
- изучение методических аспектов преподавания в СПбГТИ(ТУ) при посещении лекционных и лабораторных занятий;
- получение информации о научно-исследовательских направлениях работы кафедры АПХП;
- полноценная работа в каталогах, в том числе в электронном каталоге, научно-технической библиотеки СПбГТИ(ТУ);
- консультации со специалистами кафедры АПХП по вопросам темы диссертационной работы.
Знакомство с СПбГТИ(ТУ) и кафедрой АПХП. Встречи с заведующим кафедрой АПХП, с руководителем стажировки и научными сотрудниками, оформление в библиотеку СПбГТИ(ТУ)
Санкт – Петербургский практический технологический институт основан 28. 11 (10. 12) 1828 года в первые годы царствования Императора Николая I, и позже в 1896 г., институту было присвоено его имя.
У входа в университет
В настоящее время - Санкт-Петербургский Государственный Технологический институт (Технический университет) - это новые авангардные материалы для современных отраслей науки и технологии в областях: ракетно-космической техники, информатики, материаловедения, функциональных материалов, медицины, здравоохранения, поддержания жизнедеятельности человека и экологии; композиционные, пиротехнические, высокотемпературные, энергонасыщенные, поверхностно-активные (ПАВ), реконструктивные, лакокрасочные, адгезивные, углеродные, биологически активные, лекарственные, сверхпроводниковые, оптоэлектронные и наноматериалы; программные продукты, средства управления, машины и аппараты сложных химико-технологических систем.
Наша стажировка проходила на базе кафедры «Автоматизации процессов химической промышленности». Кафедра готовит специалистов с универсальным образованием в области автоматизации производственных процессов и производств. Выпускники трудятся в проектных, научно-исследовательских и учебных институтах, а также на предприятиях практически всех отраслей народного хозяйства.
С руководителями стажировки к.т.н. доцентом Пешехоновым А.А. и к.т.н. доцентом Рудаковой И.В.
Научная деятельность кафедры автоматизации процессов химической промышленности связана с разработкой теоретических основ синтеза автоматизированных технологических комплексов на базе интеллектуальных систем анализа, измерения и управления. При этом основное внимание уделяется потенциально опасным технологическим процессам химической и смежных отраслей промышленности.
Основные направления работ:
1. Разработка методов синтеза интеллектуальных систем оперативного управления и диагностики состояния потенциально опасных технологических процессов.
2. Создание многофункциональных технических средств автоматизации, в частности, интеллектуальных тепловых систем контроля состава и расхода технологических сред.
3. Разработка новых принципов построения робастных систем автоматического регулирования для линейных и нелинейных объектов химической технологии.
4. Создание импульсных устройств регламентации технологических потоков жидких и сыпучих сред.
Работа в библиотечном фонде СПбГТИ(ТУ) по тематике магистерской диссертации, обсуждение диссертационной работы с руководителем стажировки
Посетили библиотеку универститета. Нас ознакомили с отделом редких книг, там было рассказано история университета. Также нас ознакомили с работой электронными каталогами.
При посещении библиотеки
Фундаментальная библиотека является одним из структурных подразделений института, обеспечивающим информацией учебно-воспитательный процесс и научные исследования вуза.
В структуре библиотеки: 5 абонементов, 4 читальных зала на 360 мест, два Интернет-класса и 6 внутренних отделов.
Книжный фонд библиотеки универсален по содержанию и включает 1 105 908 экз. (на 1 января 2016 г.) различных видов документов по всем отраслям знаний и полностью соответствует профилю института. Ежегодные пополнения фонда составляют более 12 тыс. экз. книг и более 100 названий журналов.
Фонд библиотеки создается на основе Тематического плана комплектования, который отражает профиль учебных дисциплин института и тематику научно-исследовательских работ.
Справочно-поисковый аппарат библиотеки представлен традиционными каталогами (алфавитным, предметным и систематическим),читательскими картотеками, электронным каталогом.
Формирование электронного каталога и баз данных ведется в автоматизированной библиотечно-информационной системе ИРБИС (ГПНТБ России)
Ежегодно отделы библиотеки посещает более 250 тыс. читателей, которым выдается более 670 тыс. изданий.
Читальный зал библиотеки
Перечень книг по теме диссертации
1. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебник для средних специальных учебных заведений / В. В. Шувалов, Г. О. Огаджанов, В. А. Голубятников. - М.: Химия, 1991. - 479 с.: ил. - (Для техникумов). - Библиогр.: с.479.
2. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности: Учебник для средних специальных учебных заведений по спец. № 0626 "Эксплуатация автоматических устройств химических производств" / В. А. Голубятников, В. В. Шувалов. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Химия, 1985. - 350 с.: ил. - (Для техникумов). - Библиогр.: с.344. - 1.10 р.
3. Автоматизация производственных процессов и АСУП в химической промышленности: учебник для химико-технологических техникумов / В. А. Голубятников, В. В. Шувалов. - М.: Химия, 1978. - 375 с.: ил. - (Автоматизация химических производств). - Библиогр.: с.366-369.
4. Автоматическое регулирование и контрольно-измерительные приборы в промышленности основной химии / Урал. науч.-исслед. хим. ин-т с опыт. з-дом; Под ред. В. С. Шермана. - Л.: Химия, 1975. - 182 с.
5. Шински Ф. Системы автоматического регулирования химико-технологических процессов. -М.: Химия, 1974.
6. Шапиро Ю.З. АСУ химическими производствами. Унифицированные решения. - М.: Химия, 1983. -224с.
7. Харазов, В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами / В.Г.Харазов. - СПб: Профессия, 2009. - 592 с.
8. Схиртладзе, А.Г. Интегрированные системы проектирования и управления: учебное пособие для вузов подготовки «Автоматизированные технологии и производства» / А.Г. Схиртладзе, Т.Я. Лазарева, Ю.Ф. Мартемьянов. – М.: Академия, 2010. – 347 с.
Также при прохождении стажировки мы проконсультировались у ведущих специалиста кафедры АПХП по вопросам разработки интегрированных систем управления профессора д.т.н. Харазова В.Г.
На консультации д.т.н. профессора Харазова В.Г.
На консультации мы затронули тему SCADA систем.
Концепция SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - диспетчерское (супервизорное) управление и сбор данных) позволяет достичь высокого уровня автоматизации в решении задач разработки систем управления, сбора, обработки, передачи, хранения и отображения информации. Дружественность человеко-машинного интерфейса, предоставляемого SCADA - системами, полнота и наглядность представляемой на экране информации, доступность органов дистанционного 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 сократить сроки разработки проектов по автоматизации и затраты на их разработку.
Сейчас SCADA является основным и наиболее перспективным методом автоматизированного управления сложными динамическими системами (процессами).
Управление технологическими процессами на основе SCADA систем стало осуществляться в передовых западных странах в 80-е годы. Область применения охватывает сложные объекты электро- и водоснабжения, химические, нефтехимические и нефтеперерабатывающие производства, железнодорожный транспорт, транспорт нефти и газа и др.
В мире насчитывается несколько десятков компаний, активно занимающихся разработкой и внедрением SCADA-систем. Каждая SCADA -система - это "know–how" компании и поэтому данные о той или иной системе не столь обширны.
Как правило, это двухуровневые системы, так как именно на этих уровнях реализуется непосредственное управление технологическими процессами. Специфика каждой конкретной системы управления определяется используемой на каждом уровне программно - аппаратной платформой.
Нижний уровень - уровень объекта (контроллерный) - включает различные датчики для сбора информации о ходе технологического процесса, электроприводы и исполнительные механизмы для реализации регулирующих и управляющих воздействий. Датчики поставляют информацию локальным программируемым логическим контроллерам (ПЛК) (PLC – Programming Logical Controller), которые могут выполнять следующие функции:
- сбор и обработка информации о параметрах технологического процесса;
- управление исполнительными механизмами;
- решение задач автоматического локального непрерывного и логического регулирования и др.
Так как информация в контроллерах предварительно обрабатывается и частично используется на месте, существенно снижаются требования к пропускной способности каналов связи. В качестве локальных ПЛК в системах контроля и управления различными технологическими процессами в настоящее время применяются микропроцессорные контроллеры. На рынке представлены многие десятки и даже сотни типов контроллеров, способных обрабатывать от нескольких переменных до нескольких сот переменных. К аппаратно-программным средствам контроллерного уровня управления предъявляются жесткие требования по надежности, времени реакции на исполнительные устройства, датчики и т.д. ПЛК должны гарантированно откликаться на внешние события, поступающие от объекта, за время, определенное для каждого события. Для критичных с этой точки зрения объектов рекомендуется использовать контроллеры с операционными системами реального времени (ОСРВ). Контроллеры под управлением ОСРВ функционируют в режиме жесткого реального времени. Разработка, отладка и исполнение программ управления локальными контроллерами осуществляется с помощью специализированного фирменного программного обеспечения, широко представленного на рынке. К этому классу инструментального ПО относятся пакеты типа ISaGRAF(CJ International France), InControl (Wonderware USA), Paradym 31 (Intellution USA), имеющие открытую архитектуру.
Информация с локальных контроллеров может направляться в сеть диспетчерского пункта непосредственно, а также через контроллеры верхнего уровня. В зависимости от поставленной задачи контроллеры верхнего уровня (концентраторы, интеллектуальные или коммуникационные контроллеры) реализуют различные функции. Некоторые из них перечислены ниже:
- сбор данных с локальных контроллеров;
- обработка данных, включая масштабирование;
- поддержание единого времени в системе;
- синхронизация работыподсистем;
- организация архивов по выбранным параметрам;
- обмен информацией между локальными контроллерами и верхним уровнем;
- работа в автономном режиме при нарушениях связи с верхним уровнем;
- резервирование каналов передачи данных и др.
Верхний уровень - диспетчерский пункт (ЦП) - включает, прежде всего, одну или несколько станций управления, представляющих собой автоматизированное рабочее место (АРМ) диспетчера/оператора. Здесь же может быть размещен сервер базы данных, рабочие места (компьютеры) для специалистов и т. д. Обычно в качестве рабочих станций используются промышленные компьютеры класса IВМ РС различных конфигураций. Станции управления предназначены для отображения хода технологического процесса и оперативного управления. Эти задачи и призваны решать SCADA - системы. SCADA - это специализированное программное обеспечение, ориентированное на обеспечение интерфейса между диспетчером и системой управления, а также коммуникацию с внешним миром. Спектр функциональных возможностей определен самой ролью SCADA в системах управления и реализован практически во всех пакетах:
- автоматизированная разработка, дающая возможность создания ПО системы автоматизации без реального программирования;
- средства исполнения прикладных программ;
- сбор первичной информации от устройств нижнего уровня;
- обработка первичной информации;
- регистрация алармов и исторических данных;
- хранение информации с возможностью ее пост-обработки (как правило, реализуется через интерфейсы к наиболее популярным базам данных);
- визуализация информации в виде мнемосхем, графиков, трендов и т.п.;
- возможность работы прикладной системы с наборами параметров, рассматриваемых как "единое целое".
Рассматривая обобщенную структуру систем управления, следует ввести и еще одно понятие – Micro- SCADA. Это системы, реализующие стандартные (базовые) функции, присущие SCADA - системам верхнего уровня, но ориентированные на решение задач автоматизации в определенной отрасли (узкоспециализированные). В противоположность им SCADA - системы верхнего уровня являются универсальными.
Все компоненты системы управления объединены между собой каналами связи. Обеспечение взаимодействия SCADA - систем с локальными контроллерами, контроллерами верхнего уровня, офисными и промышленными сетями возложено на так называемое коммуникационное ПО. Это достаточно широкий класс программного обеспечения, выбор которого для конкретной системы управления определяется многими факторами, в том числе и типом применяемых контроллеров, и используемой SCADA - системой.
Большой объем информации, непрерывно поступающий с устройств ввода/вывода систем управления» предопределяет наличие в таких системах баз данных (БД). Основная задача баз данных - своевременно обеспечить пользователя всех уровней управления требуемой информацией. На верхних уровнях АСУ эта задача решена с помощью традиционных БД. На уровне АСУТП до недавнего времени регистрация информации в реальном времени решалась на базе ПО интеллектуальных контроллеров и SCADA - систем. В последнее время появились новые возможности по обеспечению высокоскоростного хранения информации в БД.
Сейчас в АСУТП все более применяются возможности Интернет, что учтено производителями программного продукта SCADA.