Справочник инженера по АСУТП Проектирование и разработка 2008. Справочник инженера по асутп Проектирование и разработка Учебнопрактическое пособие ИнфраИнженерия
 Скачать 6.47 Mb.
|
|
Глава 7. Техническое задание на создание АСУТП 393 • Сводный перечень входов-выходов РСУ приведен в Приложении 3-3. • Сводный перечень входов-выходов ПАЗ приведен в Приложении 3-4. • Структурная схема АСУТП приведена в Приложении 4. • Проектный План-график выполнения работ приведен в Приложении 5. • Перечень документации технорабочего проекта в рамках договора на разработку технорабочего про- екта приведен в Приложении 6. 7.5. Требования к Системе Требования к Системе в целом. Разрабатываемая АСУТП должна соответствовать ГОСТ 24.104-85 ЕСС АСУ "Автоматизированные системы управления. Общие требова- ния" с учетом требований, изложенных в данном разделе. Требования к структуре и функционированию Систе- мы. По функциональным признакам структура АСУТП под- разделяется на следующие категории: • Распределенная система управления (в дальнейшем РСУ), базирующаяся на специализированной микро- процессорной технике, предназначенной для управле- ния технологическим процессом совместно с опера- тивным персоналом в режиме реального времени, и предоставления информации в виде технологических данных, трендов, отчетов в заводскую ЛВС - директо- ру завода, главному инженеру, диспетчеру, главным специалистам, начальникам технологических цехов; • Система противоаварийной защиты (в дальнейшем ПАЗ), базирующаяся на специализированной микро- процессорной технике повышенной надежности, пред- назначенной для предотвращения аварийных ситуа- ций, и автоматического перевода технологического процесса в безопасное состояние при возникновении предаварийных ситуаций; • Периферийное оборудование - понятие, объединяю- щее датчики, анализаторы, преобразователи и испол- нительные механизмы, а также электрические и другие 394 Справочник инженера по А СУТП: Проектирование и разработка приводы, установленные как непосредственно на тех- нологическом оборудовании, так и в специальных по- мещениях, и подключенные к РСУ и ПАЗ. АСУТП должна быть ориентирована на работу в жестком реальном времени, и быть предсказуемой, то есть обеспечи- вать выполнение всех функций с заданной периодичностью и точно в назначенный срок. Должна быть обеспечена надежная защита АСУТП: • От несанкционированного доступа; • От разрушения или останова работы программного обеспечения в результате некорректных действий опе- ратора технологического процесса; • От проникновения в Систему вирусов. Должна быть обеспечена возможность полного исключе- ния на использование станции оператора в качестве персо- нального компьютера для непроизводственных целей, выхо- дящих за рамки инструкций технолога-оператора. Для удобства восприятия информации и выработки соот- ветствующих стереотипов у технолога-оператора, вся техно- логическая информация должна быть организована иерархи- чески, воспроизводя организационную структуру производст- ва в естественной для технологического персонала форме: • Производство / Цех • Отделение • Технологический узел • Контур (параметр). Должна быть возможность управления технологическим процессом с любого рабочего места оператора-технолога в данном помещении управления - операторной. В составе программного обеспечения Системы должен быть набор программных модулей - функциональных блоков, позволяющих осуществлять контроль и управление техноло- гическими объектами различных классов. Система должна иметь возможность оперативного конфигурирования при- кладного программного обеспечения на отдельной инженер- ной станции без нарушения работоспособности Системы. Конфигурирование и настройка Системы под конкретный объект управления должна производиться в человеко- машинной интерактивной среде, обученными работе с Систе- мой специалистами. АСУТП должна иметь гибкую структуру, Глава 7. Техническое задание на создание АСУТП 395 обеспечивать модификацию алгоритмов решения задач и на- боров участвующих в них переменных, конфигурирование схем регулирования и управления. Работа распределенной системы управления не должна влиять на работу системы противоаварийной защиты - как в нормальном режиме работы, так и в случае нарушения сво- ей работоспособности. В Системе должны иметься аппаратные и аппаратно- программные средства диагностики сетей, станций, блоков и модулей. Пуск и останов технологических установок будет произ- водиться технологическим персоналом в автоматизированном режиме с помощью дистанционного управления под контро- лем АСУТП. Система противоаварийной защиты должна строиться на автономно функционирующих средствах микропроцессорной техники, измерительных датчиках и исполнительных меха- низмах, и обеспечивать гарантированную реализацию алго- ритмов защиты технологического процесса в предаварийных ситуациях. Технические средства РСУ и ПАЗ должны быть резервированы. При выходе из строя какого-либо из модулей (блоков) должен происходить автоматический переход на резервный модуль (блок) с регистрацией и выдачей соответствующего сообщения. Должна быть предусмотрена возможность замены неисправных модулей в оперативном режиме работы РСУ и системы ПАЗ. АСУТП должна иметь программные и аппаратные сред- ства для подключения к локальной вычислительной сети про- изводства (завода), а также к единой ("корпоративной") сети предприятия. Гарантийный срок на оборудование систем РСУ и ПАЗ должен быть не менее 1 года с учётом срока хранения и при соблюдении Заказчиком условий хранения, монтажа и экс- плуатации, оговоренных настоящим ТЗ, проектной и эксплуа- тационной документацией. Требования к численности и квалификации персона- ла. Персонал автоматизированной системы в соответствии с ролью, выполняемой им в процессе функционирования Сис- темы, делится на 2 основные категории: 396 Справочник инженера по А СУТП: Проектирование и разработка 1) Оперативный (технологический) персонал; 2) Эксплуатационный (обслуживающий) персонал. К оперативному персоналу относятся лица, непосредственно участвующие в принятии решений по управлению технологи- ческим процессом и в выполнении функций защиты. В данном случае - это аппаратчики, начальники смен и технологических установок, технологи и начальники цехов. Количество и квалификация технологического персонала определяется действующим штатным расписанием. Внедрение Системы не повлияет на численность техноло- гического персонала, однако потребует от него специальной подготовки. К эксплуатационному (обслуживающему) персоналу от- носятся лица, обеспечивающие нормальные условия функ- ционирования Системы в соответствии с Инструкциями по эксплуатации и обслуживанию, и выполняющие работы по техническому обслуживанию Системы. Предполагается, что обслуживающий персонал подразде- ления АСУТП будет состоять как минимум из следующих ка- тегорий работников, прошедших соответствующее обучение: • Начальник сектора АСУТП • Ведущий инженер-электроник • Ведущий инженер-программист • Инженер-электроник • Инженер-программист • Сменный инженер. Примечание По согласованию с администрацией предприятия числен- ность и состав персонала сектора АСУТП может быть ос- тавлен в соответствии с существующим штатным расписа- нием. Перед вводом Системы в эксплуатацию технологический и эксплуатационный персонал должен пройти соответствую- щее обучение. Помимо персонала АСУТП, работу Системы обеспечива- ет также ремонтный персонал, непосредственно в функциони- ровании Системы не участвующий, однако способный вы- полнить ремонт отказавших технических средств. Глава 7. Техническое задание на создание АСУТП 397 Требования к показателям назначения. Оборудование РСУ и ПАЗ должно иметь модульную архитектуру, преду- сматривающую возможность расширения и развития функций АСУТП. Программное обеспечение АСУТП должно иметь гибкую структуру, давать возможность легко адаптироваться к изме- нениям характеристик технологических процессов, обеспечи- вать модификацию алгоритмов решения задач и наборов уча- ствующих в них переменных, переконфигурирование схем регулирования и управления. Система ПАЗ должна обеспечивать функции противоава- рийной защиты по заданным в технологическом регламенте алгоритмам, и иметь возможность переконфигурации при из- менении алгоритмов защиты технологического процесса. На стадии подготовки спецификаций проекта необходимо предусмотреть достаточные резервы по оперативной и диско- вой памяти, а также по быстродействию микропроцессорных устройств и промышленных сетей, которые (резервы) потре- буются для развития функций Системы. Как РСУ, так и система ПАЗ, должны иметь 10% резерв по информационным и управляющим каналам. Требования к надёжности. Показатели надежности Сис- темы должны отвечать требованиям ГОСТ 24.701-86 ЕСС АСУ "Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения". Обеспечение необходимого уровня надежности требует проведения специального комплекса ра- бот, выполняемых на разных стадиях создания и эксплуатации АСУТП. При решении вопросов обеспечения требуемого уровня надежности АСУТП необходимо учитывать следующие осо- бенности: 1) АСУТП является многофункциональной Системой, функции которой имеют различную значимость и, со- ответственно, характеризуются разным уровнем тре- бований к надежности их выполнения; 2) В работе АСУТП участвуют различные виды обеспе- чения, в том числе и так называемый "человеческий фактор", который может в существенной степени вли- ять на уровень надежности АСУТП; 398 Справочник инженера по А СУТП: Проектирование и разработка 3) В состав АСУТП входит большое количество разно- родных элементов (включая технологический и экс- плуатационный персонал). При этом в выполнении од- ной функции АСУТП обычно участвуют несколько различных элементов, а один и тот же элемент может участвовать в выполнении нескольких функций Сис- темы. Поэтому при решении вопросов, связанных с надежно- стью АСУТП, количественное описание, анализ, оценка и обеспечение надежности необходимо проводить по каэвдой функции АСУТП в отдельности. В обоснованных случаях необходимо использовать анализ возможности возникновения в Системе аварийных ситуаций, ведущих к значительным тех- ническим, экономическим или социальным потерям вследст- вие аварии объекта управления или автоматизированного комплекса в целом. Уровень надежности АСУТП в существенной степени за- висит от следующих основных факторов: 1) Состав и уровень надежности используемых техниче- ских средств, их взаимодействие и взаимосвязь в структуре комплекса технических средств АСУТП; 2) Состав и уровень надежности используемых про- граммных средств, их содержание, взаимосвязь и взаимодействие в структуре программного обеспече- ния АСУТП; 3) Уровень квалификации, организации работы, и уро- вень надежности технологического, эксплуатационно- го и обслуживающего персонала; 4) Рациональность распределения задач, решаемых Сис- темой, между КТС, программным обеспечением, и персоналом; 5) Режимы и организационные формы эксплуатации КТС АСУТП; 6) Степень использования различных видов резервирова- ния (структурного, информационного, алгоритмиче- ского, функционального, временного и др.); 7) Степень использования методов и средств технической диагностики; 8) Реальные условия функционирования АСУТП. Глава 7. Техническое задание на создание АСУТП 399 Пояснение Свойства информационного, математического, лингвис- тического, правового обеспечения АСУТП влияют на надеж- ность АСУТП косвенно - через функционирование техниче- ских и программных средств, действия технологического и эксплуатационного персонала, поэтому при решении вопро- сов, связанных с надежностью АСУТП, отдельно не учиты- ваются. При анализе надежности АСУТП необходимо учитывать, что элементы, входящие в состав какой-либо функциональной подсистемы, должны решать задачи взаимной компенсации нарушений нормальной работы, сводить к минимуму их не- благоприятные последствия, и предотвращать переход этих нарушений в отказы выполнения соответствующих функций: 1) Программное обеспечение функциональной подсисте- мы должно предотвращать возникновение отказов в выполнении функций АСУТП при отказах техниче- ских средств функциональной подсистемы и при ошибках персонала, участвующего в выполнении этой функции, либо должно обеспечить перевод отказов, ведущих к большим потерям, в отказы, сопряженные с малыми потерями; 2) Технические средства функциональной подсистемы должны не допускать перехода определенных наруше- ний в работе программного обеспечения и персонала в отказ выполнения функции АСУТП, либо минимизи- ровать последствия отказа; 3) Технологический и эксплуатационный персонал дол- жен принимать активные меры к недопущению отка- зов в работе функциональной подсистемы при отказах технических средств или при выявлении ошибок в программном обеспечении, либо к снижению потерь от таких отказов. Выбор состава показателей надежности АСУТП необхо- димо производить на основе установленного данным Техни- ческим заданием перечня функций Системы, видов их отка- зов, и перечня аварийных ситуаций, для которых регламенти- руют требования к надежности. Исходными данными для оп- ределения обоснованных требований к надежности АСУТП являются: 400 Справочник инженера по А СУТП: Проектирование и разработка 1) Виды и критерии отказов по всем рассматриваемым функциям АСУТП; 2) Уровень эффективности по всем функциям Системы и величины ущербов по всем видам отказов; 3) Состав персонала, технических и программных эле- ментов, участвующих в выполнении каждой функции Системы; 4) Возможные пути повышения надежности для каждой функции АСУТП, и связанные с ним затраты; 5) Величины ущербов, связанные с возникновением в АСУТП аварийных ситуаций; 6) Возможные пути снижения опасности возникновения аварийных ситуаций, и связанные с ними затраты. Требования по обеспечению надежности АСУТП должны определяться путем сопоставления потерь, связанных с отка- зами АСУТП в выполнении функций и с возникновением ава- рийных ситуаций, и затрат, связанных с обеспечением и по- вышением надежности АСУТП, включая удорожание обору- дования. Надежность технических средств и программного обеспе- чения, предназначенных для реализации каждой из функций Системы, должна обеспечивать в совокупности выполнение указанных требований по надежности функций Системы в целом. Необходимый уровень надежности конкретной АСУТП должен обеспечиваться специальным комплексом работ, про- водимых на всех этапах создания и функционирования Систе- мы. К обязательным работам по обеспечению надежности АСУТП, которые следует выполнять в процессе создания АСУТП, относятся: 1) Анализ состава и содержания функций разрабатывае- мой АСУТП; 2) Определение конкретного содержания понятия ОТ- КАЗ, и критериев отказа по каждому виду отказов для всех функций Системы; 3) Определение конкретного содержания понятия АВА- РИЙНАЯ СИТУАЦИЯ для данной Системы и крите- риев аварийной ситуации по каждой из рассматривае- мых ситуаций; 4) Анализ аварийных ситуаций в АСУТП; Глава 7. Техническое задание на создание АСУТП 401 5) Выбор состава показателей надежности по всем функ- циям АСУТП, указанным в Техническом задании на АСУТП и, при необходимости, по всем аварийным си- туациям и определение требований к уровню их зна- чений; 6) Выбор методов оценки надежности АСУТП на раз- личных стадиях ее создания и функционирования; 7) Проведение проектной оценки надежности АСУТП при разработке технического (технорабочего) проекта Системы. Общий порядок оценки надежности автома- тизированных систем приведен в разделе 4 ГОСТа 24.701-86; 8) Определение режимов и параметров технической экс- плуатации АСУТП. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ПАЗ должна обеспечиваться: 1. АППАРАТУРНЫМ РЕЗЕРВИРОВАНИЕМ: - Модулей центрального процессора; (управляющих модулей); - Модулей ввода вывода; - Промышленных сетей; - Источников питания. 2. ВРЕМЕННОЙ, АЛГОРИТМИЧЕСКОЙ, ИНФОРМА- ЦИОННОЙ И ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ИЗБЫТОЧНО- СТЬЮ, и 3. НАЛИЧИЕМ СРЕДСТВ ОПЕРАТИВНОЙ И АВТО- НОМНОЙ ДИАГНОСТИКИ. Далее приводятся основные меры и показатели, которые необходимо предусмотреть для обеспечения надежности ком- плекса технических средств и программного обеспечения: • РСУ и система ПАЗ должны иметь средства беспере- бойного питания, чтобы функции контроля и защиты выполнялись при любых сбоях энергоснабжения. Сис- тема бесперебойного электропитания должна обеспе- чивать функционирование РСУ, ПАЗ и полевого обо- рудования КИП и А в течение 30 минут после аварий- ного отключения электроэнергии; • Структура комплекса технических средств должна предусматривать возможность запитывания РСУ и системы ПАЗ от двух независимых вводов через один 402 Справочник инженера по А СУТП: Проектирование и разработка источник бесперебойного питания, имеющего возмож- ность автоматического включения резерва; • После снятия условий защитных блокировок включение исполнительных механизмов должно выполняться технологическим персоналом дистанционно с рабочего места технолога-оператора (при условии санкционированного доступа к органам управления); • Как РСУ, так и система ПАЗ должны иметь в своем составе аппаратно-программные средства самодиагно- стики, позволяющие фиксировать отказы оборудова- ния Системы с точностью до модуля, и передавать о них сообщения на рабочие станции и для архивирова- ния; • Для РСУ и системы ПАЗ должно быть предусмотрено резервирование необходимого типа (дублированные контроллеры, дублированные платы ввода-вывода, дублированные блоки питания, дублированная шина системы); • Все промышленные сети в составе АСУТП должны быть резервированы. Согласно ПБ 09-540-03, п. 6.3.2, Для взрывоопасных технологических объектов системы контроля, управления и ПАЗ должны проходить комплексное опробование по специальным программам. Серийно выпус- каемые приборы проходят специальную отбраковку по ре- зультатам стендовых испытаний на предприятиях- изготовителях приборов (с соответствующей отметкой в пас- портах). На все поставляемые технические средства в документа- ции должен быть указан назначенный срок службы, или на- значенный ресурс. Средний срок службы Системы в целом - не менее 10 лет с учетом проведения восстановительных работ Требования безопасности. Потенциальная опасность технологического процесса в широком смысле заложена в це- лом в самом производстве. Технологические процессы данно- го производства характеризуются применением токсичных, пожаро - и взрывоопасных продуктов, что в совокупности предъявляет жесткие требования к АСУТП. |