Экзаменационные вопросы к 1-му этапу итогового междисциплинарного экзамена

по дисциплине «Автоматизированные информационные системы»

для специальности 230103 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

1. Классификация автоматизированных информационных систем по критериям

2. Этапы развития автоматизированных информационных систем

3. Уровни организации. Виды информационных систем в организации.

4. Системы эксплутационного уровня. Диалоговая обработка запросов.

5. Системы работы знания и автоматизация делопроизводства.

6. Управляющие автоматизированных информационных систем (MIS)

7. Системы поддержки принятия решений (DSS).

8. Переработка руды данных (DATA Mining).

9. Жизненный цикл автоматизированных информационных систем.

10. Характеристика процессов сбора информации

11. Процесс передачи информации

12. Процесс обработки информации

13. Моделирование автоматизированной информационной системы. Виды моделей

14. Порядок проектирования

15. Принципы проектирования

16. Стадии и этапы проектирования автоматизированных информационных систем.

17. Каноническое проектирование

18. Типовое проектирование

19. Средства проектирования

20. Методы проектирования

21. Технология проектирования

22. Классы технологии проектирования

23. Бизнес-процессы, реинжиниринг, инжиниринг бизнес-процессов

24. Индустриальное проектирование

25. Объектно-ориентированный подход к проектированию автоматизированных информационных систем.

26. Автоматизированное проектирование автоматизированных информационных систем (CASE-технология).

27. Организационные формы управления проектами

28. Разделение труда при проектировании

29. Управление проектированием автоматизированных информационных систем.

30. Программное обеспечение автоматизированных информационных систем.

Экзаменационные вопросы к 1-му этапу итогового междисциплинарного экзамена

по дисциплине «Автоматизированные системы управления теплоэнергетическими объектами и установками»

для специальности 230103 «Автоматизированные системы обработки информации и управления»

1. Основные положения, определения и понятия автоматизированных систем управления в теплоэнергетике.

В настоящее время трудно представить себе крупное производство, не имеющее в своём составе автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП). Автоматизация процессов производства во многом определяет его эффективность и рентабельность. АСУ ТП включает объекты автоматизации, аппаратные и программные средства. Рынок средств автоматизации представлен большой номенклатурой наименований различных фирм-производителей аппаратуры, к которым относятся интеллектуальные и не интеллектуальные датчики и исполнительные устройства, устройства связи с объектами (платы УСО), многофункциональные платы ввода/вывода сигналов, контроллеры, одноплатные компьютеры для промышленного применения и др. устройства. Мировыми лидерами по производству и внедрению систем автоматизации являются такие компании как Advantech (Тайвань), PEP Modular Computer (Германия), National Instruments (США), Fastvel (Россия), ICP-DAS (Тайвань), Octagon Systems (США), Analog Devices (США), Siemens (Германия) и др. Совокупность управляющих воздействий, направленных на то, чтобы действительный ход процесса соответствовал желаемому, называют управлением. Предполагается, что существует некоторый орган, систематически или по мере необходимости вырабатыва­ющий управляющие воздействия. Такой управляющий орган при­нято называть системой управления. Управление предполагает наличие управляемого объекта или группы объектов (живой организм или его часть, отдельный меха­низм или технологическая установка, предприятие или отрасль народного хозяйства и т.д.). Управляющий орган вырабатывает уп­равляющие воздействия, направленные на поддержание или улуч­шение функционирования управляемого объекта в соответствии с имеющейся программой или целью управления. В производственных системах человек с помощью технических средств, которыми он манипулирует, непосредственно управля­ет технологическим или производственным процессом. Челове­ка, осуществляющего такое управление, называют оператором, а систему, составным элементом которой является оператор, на­зывают эргатической (от греч. эргатес — действующее лицо, де­ятель). Если реализация тех­нологии направлена на выработку управляющего воздействия, то это технология управления. Автоматизированная си­стема управления в отличие от автоматических систем предпола­гает участие в управлении человека, выступающего в качестве субъекта управления и выполняющего функции интегрирующего звена. Система — это объективное единство закономерно связанных предметов, явлений, сведений, обществ. Каждый объект считается системой, если обладает четырьмя основными свойствами или признаками: целостностью и делимостью, наличием устойчивых связей, организа­цией. Целостность - она рассматривается как единое це­лое, состоящее из совместимых взаимодействующих частей, часто разнокачественных. Наличие устойчивых связей (отношений) между эле­ментами или (и) их свойствами, более прочными, чем связи этих элементов с элементами, не входящими в данную систему также является важным атрибутом системы. Организация характеризуется упорядоченностью элемен­тов системы и определяет ее структуру. Эмерджентность предполагает наличие таких качеств (свойств), которые присущи системе в целом, но не свойственны ни одному из ее элементов в отдельности. АСУ представляет собой организационно-техническую систе­му, обеспечивающую выработку решений на основе автоматиза­ции информационных процессов. В зависимости от сферы автома­тизируемой деятельности автоматизированные системы (АС) раз­деляют на: АС управления (ОАСУ, АСУП, АСУ ТП, и др.);

системы автоматизированного проектирования (САПР)

АС научных исследований (АСНИ);

АС обработки информации (АСОИ); АС технологической подготовки производства (АСТПП);

АС контроля и испытаний (АСК);

системы, автоматизирующие сочетания различных видов дея­тельности.

АС реализуют информационную технологию (ИТ) в виде опре­деленной последовательности информационно связанных функ­ций, задач или процедур, выполняемых в автоматическом режиме. В настоящее время говорят о новыхИТ.

Изменение характеристик информационного продукта. Параллельное взаимодействие логических АИТУ, совмеще­ние различных видов информации (текста, графики, цифр, зву­ков) с ориентацией на одновременное восприятие человеком. Ликвидация всех промежуточных звеньев на пути от источни­ка информации к ее потребителю. Глобализация информационных технологий в результате ис­пользования спутниковой связи и всемирной сети Интернет. АСУ ТП- организационно-техническая система управления ТП в соответствии с принятым критерием управления, в которой для сбора и обработки информации используется ВТ. Роль человека в АСУ сводится к содержательному участию в выработке решений там, где задачи принятия решений не могут быть формализованы АСУ — это человекомашинная система, пред­назначенная для сбора, обработки и выдачи информации, необ­ходимой для оптимизации управления в различных сферах челове­ческой деятельности. АСУ базируется на использовании экономи­ко-математических методов, средств ВТ и связи для отыскания и реализации наиболее эффективного управления объектом.

2. История развития автоматизированных систем управления.

История развития АСУ

В 50-е - 60-е гг. была осознана роль информации как важнейшего ресурса предприятия, организации, региона, общества в целом; начали разрабатывать автоматизированные информационные системы разного рода.

В истории становления информационных систем относительно независимо развивались несколько направлений.

Начиная с 60-х годов, в истории развития информационного поиска в нашей стране относительно независимо сформировались два направления:

1) разработка автоматизированных информационных систем (АИС) как первой очереди автоматизированных систем управления (АСУ);

2) разработка автоматизированных систем научно-технической информации (АСНТИ).

Работы по их созданию начались практически одновременно.

Разработка АИС и АСУ - было инициировано научно-техническим прогрессом и возникшими в связи с этим проблемами организационного управления.

Зарубежная практика шла по пути разработки отдельных программных процедур для бухгалтерии, учета материальных ценностей и т.п., и основные работы проводились в направлении исследования и совершенствования возможностей вычислительной техники, разработки средств, обеспечивающих наиболее рациональную организацию информационных массивов, удобный для пользователя интерфейс, наращивание памяти ЭВМ и т.п.

В нашей стране проблема обеспечения информацией управленческих работников была поставлена сразу системно. Была разработана классификация АСУ, в которой прежде всего выделялись АСУ разных уровней системы управления - АСУП (для уровня предприятий и организаций), ОАСУ (отраслевые АСУ), республиканские и региональные АСУ (РАСУ), и, наконец, - ОГАС (общегосударственная автоматизированная система). Эти уровни составили основу концепции академика В.М.Глушкова по разработке стратифицированной структуры ОГАС. Аналогично на уровне предприятий, и особенно создаваемых в 70-е гг. научно-производственных объединений (НПО), в структуре АСУП (или интегрированных АСУ объединений) выделялись уровни (страты) - АСУ объединения, АСУ предприятий и организаций (научно-исследовательских институтов, конструкторских бюро и т.п.), входящих в НПО, АСУ производств, комплексов цехов, АСУ цехов и участков и т.д.

Юрий Михайлович Репьев - первый в стране Главный конструктор автоматизированной системы управления крупным машиностроительным предприятием, известной с конца 60-х годов под кратким названием "АСУ Кунцево".

При создании АСУ "Кунцево" имела место коллизия, состоящая в том, что высшее руководство и руководство завода приняли решение о создании этой системы не потому, что деятельность завода имела какие-то серьезные проблемы в области организации и управления, для решения которых требовались столь необычные меры. Сама по себе эта коллизия возникает часто. Например, изобретение автомобиля не было следствием каких-либо конкретных проблем гужевого транспорта, а было открытием новой технической возможности, которой еще предстояло найти свое место в жизни. Проблема в случае АСУ "Кунцево" возникла не только из-за недооценки масштаба и сложности, но также из-за смешения становления новой отрасли (компьютерной технологии управления) с производством этой отраслью единичного экземпляра. Тезис, гласящий, что "с чего-то надо начинать", несостоятелен, поскольку развитие отрасли в 70-х - 90-х годах ясно показало, какая масса достижений является абсолютно необходимым условием создания систем типа АСУ "Кунцево". Усилия следовало направить на создание отрасли, ее инфраструктуры, как это и пытался сделать Ю.М. Репьев, а не на создание единичного экземпляра в неадекватных задаче условиях. А где же мы находимся сегодня?

Важным также кажется вопрос о степени овладения организационным формообразованием. Идеал здесь - будь ли то маленькая организация, крупная организация или государство - один и тот же: мы хотим точно знать, какая организация нам нужна, как она будет устроена, и мы должны быть способны очень быстро и очень точно ее сделать - и людей, и законы, и оборудование, и компьютеры. Разумеется, со времен Репьева мы поднялись очень высоко, и эпоха Репьева находится где-то далеко внизу, почти не видна. Но вопрос-то заключен не в этом, а в том, насколько мы приблизились к идеалу. Автоматизация является лишь стороной организационного формообразования, и, как уже давно проницательно заметил С. Бир, "дело не в автоматизации". Или, как иронически говорил покойный Борис Александрович Киясов из ВПК, "хотят внести порядок на штыках вычислительных машин". Сегодня у всех на слуху феноменальные достижения "автоматизаторов" из отечественных корпораций "Цефей", "Парус" и "Галактика". Они способны в считанные дни, а иногда часы, создать и ввести в действие сложные программные комплексы на различных предприятиях. Ну, а как же обстоит у них дело с организационным формообразованием, способны ли они создать, например, предельно быстро развивающуюся организацию? Ведь для этого, прежде всего, нужно у персонала этой организации создать мощное творческое мышление, а не твердить уже 30 лет о "задачах для позаказного производства". У нас есть все основания думать, что и сегодня мы имеем дело с той же проблемой, что и Репьев.

Проблема, которой занимался Ю.М. Репьев как Главный конструктор системы управления заводом (а не как "информационщик"), все еще остается нерешенной. Она известна и состоит в том, что создаваемая "система", в конечном счете, вооружает персонал организации, но не ее руководство. И даже современные "ситуационные комнаты" не в состоянии решить этой проблемы. Имеется очевидный разрыв, который был замечен авторами из "PC-week" и который состоит в колоссальном, бьющем в глаза несоответствии огромных и все еще растущих достижениях компьютерной техники, технологии, программирования и проектирования , и той ничтожной ролью, которую эта могучая техника играет в деятельности руководителей, в главном, что они делают, где они незаменимы - их творческие идеи. Это происходит из-за разрыва между мышлением руководителей и операционными возможностями "АСУ". Задача состоит в том, чтобы мышление руководителей непосредственно воплощалось в их действиях и действиях их аппарата.

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

3. Структура автоматизированной системы управления теплоэнергетическими установками.

В составе большинства АСУ (а для АСУП это обязательно) при­нято выделять функциональную и обеспечивающую части (рис. 2.3).

Функциональная часть подразделяется на подсистемы, выполняющие основные функции управления объектом автома­тизации (например, предприятия). Необходимость выделения функ­циональных подсистем определяется сложностью управления со­временными производственными системами.

Обеспечивающая часть представляет собой комплекс методов, объединенных в соответствии с их спецификой и обеспе­чивающих решение задач во всех функциональных подсистемах АСУ.

Программное обеспечение АСУ — совокупность системных и при­кладных программ, реализующих нормальное функционирование АСУ.

Информационное обеспечение АСУ — совокупность системно-ори­ентированных данных, описывающих принятый в системе словарь базовых описаний (классификаторы, типовые модели, элементы ^автоматизации и т.д.), и актуализируемых данных о состоянии информационной модели объекта автоматизации (объекта управления) на всех этапах его жизненного цикла (ЖЦ). Техническое обеспечение АСУ — совокупность средств реализа­ции управляющих воздействий, средств получения, ввода, ото­бражения, использования и передачи данных.

Математическое обеспечение АСУ — совокупность математиче­ских методов, моделей и алгоритмов обработки информации, ис­пользуемых при функционировании системы.

Лингвистическое обеспечение АСУ — совокупность языковых средств для формализации естественного языка, построения и со­четания информационных единиц, используемых в АС при функ­ционировании системы для общения с КСА.

Организационное и методическое обеспечение АСУ — совокуп­ность документов, определяющих организационную структуру объекта и системы автоматизации, необходимые для выполнения конкретных автоматизируемых функций, деятельность в условиях функционирования системы, а также формы представления ре­зультатов деятельности.

Правовое обеспечение АСУ — совокупность правовых норм, регламентирующих правоотношения при функционировании АС и юридический статус результатов ее функционирования.

Эргономическое обеспечение АСУ — совокупность взаимосвязанных требований, направленных на согласование технических ха­рактеристик КСА, параметров рабочей среды на рабочем месте с психологическими, психофизиологическими, антропометрически­ми, физиологическими характеристиками и возможностями человека-оператора.

4. Назначение автоматизированных систем управления теплоэнергетическими объектами.

5. Основные эксплуатационные показатели теплоэнергетических установок.

При эксплуатации теплоэнергетических установок и систем должны быть обеспечены надежность и безопасность как системы в целом, так и оборудования, входящего в систему. Надежность – свойство системы или агрегата сохранять во времени способность выполнять свои функции (вырабатывать тепловую и/или электрическую энергию; перекачивать теплоноситель и т.п.) по требуемому графику нагрузок при заданной системе технического обслуживания и ремонтов. Надежность – это сложное комплексное свойство, включающее в себя безотказность, долговечность и

ремонтопригодность. Безотказность – это свойство агрегата (система) непрерывно сохранять работоспособное состояние в течении заданного времени (параметр – наработка на отказ). Долговечность – свойство сохранять работоспособность до разрешения или другого предельного состояния( например, до первого капитального ремонта). Основными показателями долговечности являются технический ресурс – суммарная наработка агрегата за период эксплуатации; и срок службы – календарная продолжительность эксплуатации агрегата до разрушения или другого предельного состояния. Ремонтопригодность – это свойство, состоящее в приспособленности системы или агрегата к предупреждению отказов и обнаружению их причин путём контроля исправности, а также к поддерживанию и восстановлению работоспособного состояния посредство механического обслуживания и ремонта. Безопасность не является составляющим свойством надёжности, хотя в определённой степени зависит от неё. Безопасность должна обеспечиваться не только в нормальной эксплуатации, но и в аварийных ситуациях, связанных с отказом оборудования, ошибками персонала, стихийными явлениями и др. Большинство теплоэнергетических установок потенциально опасны, поскольку используют в качестве теплоносителей воду и др. вещества при высокой температуре (до 500^оС и выше) и высоком давлении (до 25 МПа и выше), что представляет опасность для обслуживающего персонала, окружающей среды и населения в случае непредвиденного разуплотнения. Опасность выше названных установок связана также с использованием пожароопасных веществ (масла, твёрдые, жидкие и газообразные топлива и т.д.), а также в связи с широким использованием в системах управления, сигнализации и защиты электричества электроопасного напряжения.

6.Диспетчерское управление в теплоэнергетике: сущность, виды.

Основу диспетчерского управления энергообъектами составляет оперативная информация о параметрах электрического режима (нагрузка, уровень напряжения, частота в сети), параметры, характеризующие состояние электрооборудования.  Эффективность управления энергосистемой невозможна без применения автоматизированных систем сбора, обработки и управления энергообъектами.  Комплекс программно-технических средств, включая первичные датчики информации, устройства телемеханики, каналы передачи данных, системы визуализации за технологическим процессом (Диспетчерские щиты, оперативно-информационные комплексы) входят в состав автоматизированной системы диспетчерского управления (АСДУ).  От объема передаваемой телеинформации с объектов на уровень оперативно-диспетчерских служб и возможности ее автоматизированной обработки зависит эффективность управления и эксплуатации энергосистемы.  Внедрение АСДУ значительно повышает надежность электроснабжения объектов и снижает экономические издержки энергосистемы по восстановлению нормальных режимов энергоснабжения.  Целесообразность и необходимость безотлагательного  усовершенствования  системы оперативно-технологического управления энергоснабжением  предопределяет совокупность объективно действующих факторов технического, технологического и экономического характера:  постоянно возрастающие требования к надёжности устройств и систем энергоснабжения, оперативности и качеству учёта, контроля и управления потреблением ЭР; моральное старение, физический износ комплектов действующих систем телемеханики (ТМ) в системе электроснабжения и/или их отсутствие на контролируемых пунктах (КП); 

ограниченность функциональных возможностей действующих средств диспетчерского контроля и управления (мнемощит, КП ТМ, пульт управления) не соответствует современным требованиям по эффективности, достоверности, оперативности определения состояния устройств и точности измерения значений технологических параметров; 

необходимость постоянного снижения эксплуатационных затрат при обеспечении достаточного уровня надёжности и качества электроснабжения.

Автоматизированная система диспетчерского управления (АСДУ) предназначена для автоматизации контроля и управления технологическими процессами на объектах энергоснабжения промышленных предприятий и электрических сетей.  АСДУ выполняет ряд следующих функций: Получение своевременной и достоверной информации с технологических объектов 

Снижение трудоемкости управления технологическими процессами  Повышение точности и оперативности измерения текущих значений технологических параметров (токов, напряжений, активной и реактивной мощностей и др.) 

Ведение протокола текущих и аварийных событий 

Контроль работоспособности каналов связи 

Оптимизация режимов работы технологических объектов 

7.Scada система: сущность, виды, особенности.

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.  Управление технологическими процессами на основе систем SCADA 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 России диспетчерское управление технологическими процессами опиралось, главным образом, на опыт оперативно-диспетчерского персонала. Поэтому переход к управлению на основе SCADA-систем стал осуществляться несколько позднее. К трудностям освоения в России новой информационной технологии, какой являются SCADA-системы, относится как отсутствие эксплуатационного опыта, так и недостаток информации о различных SCADA-системах. В мире насчитывается не один десяток 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.  Большое значение при внедрении современных систем диспетчерского управления имеет решение след. задач:  выбора SCADA-системы (исходя из требований и особенностей технологического процесса); 

кадрового сопровождения. 

Выбор SCADA-системы представляет собой достаточно трудную задачу, аналогичную принятию решений в условиях многокритериальности, усложненную невозможностью количественной оценки ряда критериев из-за недостатка информации.  Подготовка специалистов по разработке и эксплуатации систем управления на базе программного обеспечения SCADA осуществляется на специализированных курсах различных фирм, курсах повышения квалификации. В настоящее время в учебные планы ряда технических университетов начали вводиться дисциплины, связанные с изучением SCADA-систем. Однако специальная литература по SCADA-системам отсутствует; имеются лишь отдельные статьи и рекламные проспекты. SCADA – процесс сбора информации в реальном времени от удаленных (объектов) для обработки, анализа и возможного управления этими объектами . Требование обработки в реальном времени обусловлено необходимостью доставки (выдачи) всех контролируемых событий (сообщений) и данных на центральный интерфейс оператора (диспетчера). В то же время понятие «реального времени» отличается для различных SCADA- систем. Прообразом современных SCADA на ранних стадиях развития автоматизированных систем управления являлись системы телеметрии и сигнализации. Все современные SCADA-системы включают три основных структурных компонента (см. рис. 1): 1. Remote Terminal Unit (RTU) – удаленный терминал, связанный с объектом управления (ОУ) и осуществляющий обработку задачи (управление) в режиме реального времени. Спектр его воплощений широк – от интеллектуальных датчиков, осуществляющих съем информации с объекта, до специализированных многопроцессорных отказоустойчивых вычислительных комплексов, осуществляющих обработку информации и управление объектом в режиме жесткого реального времени. Использование устройств низкоуровневой обработки информации позволяет снизить требования к пропускной способности каналов связи с центральным диспетчерским пунктом. 2. Master Terminal Unit (MTU), Master Station (MS) – диспетчерский пункт управления (главный терминал); осуществляет обработку данных и управление высокого уровня, как правило, в режиме мягкого (квази-) реального времени. Одна из основных функций MTU – обеспечение интерфейса между человеком- оператором и системой (HMI, MMI). В зависимости от конкретной системы MTU может быть реализован в самом разнообразном виде – от одиночного компьютера с дополнительными устройствами подключения к каналам связи до больших вычислительных систем (мэйн-фреймов) и/или объединенных в локальную сеть рабочих станций и серверов. Как правило, при построении MTU используются различные методы повышения надежности и безопасности работы системы. 3. CommunicationSystem (CS) – коммуникационная система (каналы связи), необходима для передачи данных от удаленных точек (объектов, терминалов) на центральный интерфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управления на RTU (или удаленный объект – в зависимости от конкретного исполнения системы).

8.Scada система TraceMode.

Создание современных систем управления базируется на разработке и применении адаптивных интеллектуальных систем, функционирование которых невозможно без использования развитой вычислительной сети, включающей персональные компьютеры (ПК), микроконтроллеры и широкий набор модулей ввода/вывода. Усложнение технологических процессов и производств ставит задачи создания распределенных иерархических систем (АСУТП) и их сквозного программирования, что объясняет появление новых компьютерных технологий для интегрированных систем, объединяющих все уровни производства.В качестве примера может быть названа SCADA-система (Supervisory Control And Data Acquisition), предназначенная для проектирования и эксплуатации распределенных автоматизированных систем управления. Судя по названию, SCADA-система предназначена для диспетчерского управления и сбора данных. Однако в последних версиях её предназначение значительно расширилось.  В частности, отечественная фирма-изготовитель AdAstra Research Group, LTD выпустила 6-ю версию SCADA-системы TRACE MODE (ТРЕЙС МОУД), которая имеет мощные средства для создания распределенных иерархических АСУТП, включающих в себя до трех уровней иерархии: уровень контроллеров – нижний уровень; уровень операторских станций – верхний уровень; адми-нистративный уровень. На рынке программных продуктов существует много версий SCADA-систем в основном зарубежных производителей, например Genesis фирмы Iconics, Factory Link фирмы United States DATD Co. (США), WinCC фирмы Siemens (Германия) идр.  на SCADA-системы TRACE MODE следует обратить внимание, потому что, во-первых, производителем является отечественная фирма, следовательно, упрощаются вопросы установки и обслуживания. Во-вторых, разработчики постоянно совершенствуют свой продукт, расширяя режим автопостроения. В-третьих, многие предприятия России уже используют эту систему или хотят ее установить, так на юге России SCADA-систему TRACE MODE используют ООО «Ставролен», г.Буденовск, Новочеркасский электродный завод, г. Новочеркасск ; Транснефть АО, г. Тихорецк; ЗАО "Краснодарэконефть" и фабрика керамических изделий, г.Краснодар и, наконец, имеется ряд публикаций [1, 2, 3], позволяющих расширить свои знания по этой SCADA-системе. Нужно отметить, что TRACE MODE 6 содержит рекордное количество библиотек ресурсов, готовых к использованию в прикладных проектах. Она имеет встроенные бесплатные драйверы к более чем 1600 контроллерам и платам ввода/вывода, свыше 600 анимационных объектов, более 150 алгоритмов обработки данных и управления, комплексные технологические объекты. Режим автопостроения, применяемый в TRACE MODE 6, мгновенно формирует базу тегов для операторских станций, контроллеров и ОРС-серверов, настраивает сетевые связи, строит систему документирования и графический интерфейс. Бесплатную базовую версию SCADA-системы TRACE MODE можно получить, обратившись на сайт фирмы-производителя www.adastra.ru или www. tracemode.ru или E-mail: adastra@adastra/ru.

9.Scada система InTouch.

. SCADA система InTouch  – мощный человеко-машинный интерфейс (HMI) для промышленной автоматизации, управления технологическими процессами и диспетчерского контроля. В России SCADA активно применяется для создания DCS(распределенных систем управления) и других АСУ. InTouch предназначен для разработки и поддержания интерфейса сбора данных и диспетчерского управления. SCADA-система InTouch насчитывает свыше 100 000 применений в мире в совершенно различных отраслях промышленности. В России, например, этот пакет имеет применения в металлургии (на разных стадиях от добычи руды, до вторичной переработки), машиностроении, пищевой промышленности и многих других.  InTouch предлагает пользователю два сложных объекта типа тренд: тренд реального времени и исторический (архивный) тренд. Эти объекты позволяют отображать в виде графиков значения данных реального времени (4 пера) и архивных данных (8 перьев). Оба типа трендов создаются при использовании специальных инструментов панели рисования окна WindowMaker с последующим конфигурированием.  При функционировании InTouch - приложения в реальном времени информация обо всех его переменных хранится в базе данных. К такой информации относятся имя переменной, ее тип, минимальное и максимальное значения, установки, способ отображения (дисплей, журнал) и т. д., а также информация о коммуникационных каналах, по которым происходит обмен данными между технологическим процессом и приложением. Приложения InTouch могут взаимодействовать не только между собой, но и с другими Windows - приложениями. Одним из известных примеров такого приложения является Microsoft Excel. InTouch - приложение может считывать и записывать какие - либо значения в любую клетку открытой в Excel электронной таблицы. Аналогично и программа Excel может читать и записывать информацию в базу данных InTouch - приложения. Данный механизм обеспечивает одновременное обновление данных в одном приложении при изменении их значений в другом. В InTouch - приложениях вся информация о переменных приложения хранится в Tagname Dictionary (Словарь переменных). Это не что иное, как база данных реального времени - один из центральных компонентов InTouch. При определении переменной в базе данных InTouch запрашивает определенную информацию о каждой переменной, например, имя переменной, ее тип, имя доступа и т. д. В пакете InTouch используется два базовых типа переменных – Memory (внутренние) и I/O (переменные ввода/вывода). В InTouch имеется система распределенных архивов, обеспечивающая поиск архивных данных в любом InTouch - приложении. Данная система расширяет возможности стандартных архивов InTouch, позволяя одновременно получать информацию из нескольких удаленных без данных,которые в этом случае называются провайдерами архивов. Одновременно можно обращаться к восьми провайдерам (по одному на каждое перо). Каждый узел, выполняющий функцию регистрации, может писать только в один архив. Скрипты в InTouch - это программные фрагменты, активизируемые по событиям (по нажатию клавиши, кнопки, открытию окна, изменению значения переменной и т. д.). В InTouch различают несколько типов скриптов: Application Scripts (скрипты уровня приложения) относятся ко всему приложению и используются для запуска других приложений, имитации технологических процессов, вычисления значений переменных и т.д. Window Scripts (скрипты уровня окна) связываются с конкретным окном. Key Scripts (клавишные скрипты) привязываются к какой-либо клавише или комбинации клавиш клавиатуры. Это может быть полезным при создании каких-либо глобальных для всего приложения функций (возврат в главное окно, окончание сеанса работы с приложением и т. д.). Touch Pushbutton Action Scripts (скрипты, запускаемые кнопками) очень похожи на клавишные скрипты и связываются с объектами, которые будут использоваться в качестве исполнительных кнопок. Эти скрипты запускаются при каждом нажатии на кнопку. Condition Scripts (скрипты по изменению логического выражения) связываются с логической переменной или выражением, которое будет принимать значения либо "истина", либо "ложь". Логические скрипты могут содержать в себе и аналоговые переменные. Data Change Scripts (скрипты по изменению данных) связываются либо с переменной, либо с полем переменной. Эти скрипты исполняются только один раз, когда значение переменной либо поля меняется на величину, превышающую значение допуска, заданного в словаре переменных. ActiveX Event (скрипты событий ActiveX) предназначены для поддержки механизма реакции на события в ActiveX - объектах. С каждым событием может быть связан один скрипт типа ActiveX Event, запускающийся в Quick Function - скрипты, которые могут вызываться из других скриптов и использоваться в выражениях при определении динамических свойств объектов.

10.Автоматизация технологических процессов на энергетических предприятиях. Автоматизация технологического процесса – это совокупность методов и средств, предназначенная для реализации системы или систем, позволяющих осуществлять управление производственным процессом без непосредственного участия человека ( замечания - 1) не только управление, 2) в технологическом процессе может присутствовать человек, в том числе, если технологические процессы относятся к организациям.)

Основными целями автоматизации технологического процесса являются:

• Повышение эффективности производственного процесса.

• Повышение безопасности производственного процесса.

Цели достигаются посредством решения следующих задач автоматизации технологического процесса:

• Улучшение качества регулирования

• Повышение коэффициента готовности оборудования

• Улучшение эргономики труда операторов процесса

Решение задач автоматизации технологического процесса осуществляется при помощи:

• внедрения современных методов автоматизации;

• внедрения современных средств автоматизации.

Как правило, в результате автоматизации технологического процесса, создаётся АСУ ТП.

Автоматизация технологических процессов в рамках одного производственного процесса позволяет организовать основу для внедрения систем управления производством и систем управления предприятием.

В области автоматизации технологических процессов тепловых электростанций продолжались работы по созданию и внедрению современных автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) для сооружаемых и реконструируемых тепловых электростанций на базе отечественных и зарубежных технических и программных средств.

Созданы первые современные отечественные программно-технические комплексы (ПТК) для решения всех информационных и управляющих задач, удовлетворяющие требованиям Российской электроэнергетики.

Российский полнофункциональный интегрированный программно-технический комплекс «Квинт» (ПТК «Квинт»), совместная разработка НИИ Теплоприбора и АО «ВТИ», изготовлен Чебоксарским приборостроительным заводом «Элара».Подсистемы релейной защиты выполнены на микроконтроллерах предприятия «АББ-Реле-Чебоксары». Он охватывает все задачи автоматизации технологических процессов, связанные с управлением, представлением и хранением информации для объектов теплоэнергетической отрасли. ПТК «Квинт» построен в соответствии с современными мировыми достижениями в области сетевой архитектуры, обеспечения надежности и человеко-машинного интерфейса.

11.Принципы организации автоматизированного управления теплоэнергетическими объектами. Производственный процесс – совокупность взаимосвязанных процессов труда,

направленных на изготовление определенной продукции.

1. Принципы организации производственного процесса.

Основу организации производственного процесса на предприятии составляет рациональное сочетание в пространстве и во времени основных, вспомогательных, обслуживающих процессов.

А) Принцип специализации

Специализация представляет собой форму общественного разделения труда, которая обуславливает выделение предприятий, цехов, участков изготавливающих определенную продукцию или выполняющих определенные процессы. Уровень специализации предприятий и подразделений определяется сочетанием двух основных факторов – объемом производства и трудоемкостью продукции.

Б) Принцип пропорциональности

Все производственные подразделения, группы оборудования, рабочие места должны иметь пропорциональную производительность в единицу времени. Пропорциональные производственные возможности позволяют при полном использовании оборудованияобеспечить равномерный выпуск комплектной продукции.

В) Принцип параллельности

Параллельное выполнение отдельных операций производственного процесса сокращает длительность производственного цикла. Параллельность проявляется в структуре технологических операций, в совмещении основных и вспомогательных операций.

Г) Принцип прямоточности

Изделие, изготовляемое предприятием, от запуска исходного материала до выхода готовой продукции проходит по кратчайшему маршруту без встречных и возвратных движений. Соблюдение этого принципа реализуется в расположении цехов, оборудования, построении ТП.

Д) Принцип непрерывности

Перерывы в производстве (межоперационные, внутрисменные) необходимо устранять или уменьшать.

Е) Принцип ритмичности

Производственный процесс должен быть организован так, чтобы в равные интервалы времени выпускались равные количества продукции и через эти интервалы времени повторялись все фазы процесса.

12.Виды обеспечения автоматизированных систем управления теплоэнергетическими объектами.

Виды обеспечения АСУ ТП 1. Оперативный персонал. Включает технологов-операторов автоматизированного технологического комплекса, осуществляющих управление технологическим объектом, и эксплуатационный персонал АСУ ТП, обеспечивающий функционирование системы. Оперативный персонал может работать в контуре управления и вне его. В первом случае оперативный персонал реализует функции управления, используя рекомендации, выдаваемые КТС. Вне контура управления оперативный персонал задает системе режим работы, контролирует работу системы и при необходимости принимает на себя управление технологическим объектом. 2.Организационное обеспечение. Включает описание функциональной, технической, организационной структур системы, инструкции и регламенты для оперативного персонала по работе АСУ ТП. Оно содержит совокупность правил, предписаний, обеспечивающих требуемое взаимодействие оперативного персонала между собой и комплексом средств.3. Информационное обеспечение.Включает систему кодирования технологической и технико-экономической информации, справочную и оперативную информацию. Содержит описания всех сигналов и кодов, используемых для связи технических средств. Применяемые коды должны включать минимальное число знаков, иметь логическую структуру и отвечать другим требованиям кодирования. Формы выходных документов и представления информации не должны вызывать трудностей при их использовании. 4. Программное обеспечение.Включает общее ПО, поставляемое со средствами вычислительной техники, в том числе организующие программы, программы-диспетчеры, транслирующие программы, операционные системы, библиотеки стандартных программ. Специальное ПО, которое реализует функции конкретной системы, обеспечивает функционирование КТС, в том числе аппаратным путем. 5. Техническое обеспечение. КТС включает: средства получения информации о состоянии объекта управления и средствах ввода данных в систему; средства формирования и передачи информации в системе; средства локального регулирования и управления; средства вычислительной техники; средства представления информации оперативному персоналу; исполнительные устройства; средства передачи информации в смежные и АСУ других уровней; приборы, устройства для наладки и проверки работоспособности системы.

13.Системный подход в автоматизированных системах управления в теплоэнергетике.

14.Экономическая эффективность автоматизированных систем управления в теплоэнергетике.

Экономическая эффективность – соотношение между получаемыми результатами производства (продукция, услуги) и затратами труда, средств производства.

Экономический эффект от применения АСУ ТП обуславливается повышением эффективности автоматизируемого производства, определяемым повышением качества и надежности управления, снижением потерь, повышением производительности. При рассмотрении экономичности АСУ ТП выделяют информационные,организационные, математические и технические аспекты.1. Экономичность информации.Наибольший эффект может быть получен при использовании для управления информации, требующей минимальных затрат. Минимальная стоимость необходимой информации обеспечивается сокращением ее объема, выбором наилучших форм представления и кодов.2. Экономичность организации.Автоматизация труда дает эффект за счет выполнения работы с помощью технических средств, высвобождающих персонал. Экономический эффект от повышения качества управления ТП, получаемый при вводе АСУ ТП, обусловлен оперативностью автоматизированного управления, своевременностью принятия решений, выбором оптимальных решений, более полной их реализацией. Кроме этого повышается надежность управления за счет снижения времени нахождения системы в нерабочем состоянии, уменьшения числа сбоев при принятии решений.3. Экономичность математического обеспечения.Определяется затратами на его создание и обеспечения эффективности функционирования. Затраты на создание МО зависят от объема МО, от наличия качественных сервисных программ, операционных систем, возможностей автоматизированной разработки.4. Экономичность технических средств.В стоимости создания АСУ ТП основной объем занимают затраты на оборудование. Результативность применения ТС в АСУ ТП определяется степенью соответствия требованиям, к которым относятся информационная совместимость ТС, соответствие структуры КТС структуре и технологии работы АСУ ТП, быстрое решение основных задач АСУ ТП, упрощение общения персонала с ТС, возможность модификации КТС при невысоких затратах.Источники экономической эффективности АСУ ТПЭффективность функционирования АСУ ТП определяется следующими факторами:- высокой скоростью выполнения операций по передачи, обработке информации о состоянии параметров ТП, выдачи команд управления;- оперативным контролем за состоянием ТП, обеспеченностью ресурсами, графиков выпуска продукции, координацией потоков между подразделениями;- оперативным воздействием на параметры ТП, выбор оптимального режима работы оборудования и участков;- постоянным контролем за техническим состоянием оборудования, предупреждением аварийных ситуаций;- оперативным контролем за качеством выпускаемой продукции.При этом учитываются следующие факторы повышения эффективности производства, связанные с внедрением АСУ ТП:- увеличение выпуска продукции на имеющихся производственных мощностях в результате оптимизации производственной программы;- повышение производительности труда вследствие сокращения потерь рабочего времени и простоев оборудования;- сокращение сроков разработки новых ТП в результате применения вычислительной техники;- установление оптимального уровня запасов ресурсов;- повышение качества выпускаемой продукции;- сокращение различных финансовых расходов.

15.Надежность автоматизированных систем управления в теплоэнергетике

Надежность – свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих определенным режимам, условиям пользования, технического обслуживания.

Надежность является комплексным свойством объекта, включающим следующие составляющие:1. Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени; 2. Ремонтопригодность – свойство объекта, заключающееся в обнаружении причин возникновения отказов, устранению их последствий путем проведения ремонта и технического обслуживания; 3. Сохраняемость – свойство объекта сохранять работоспособное состояние в течение транспортировки и после хранения; 4. Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания. Каждая из составляющих надежности связана с некоторой случайной величиной, имеющей размерность времени (время безотказной работы, время восстановления работоспособности после отказа, время сохранения технических характеристик в условиях хранения). АСУ ТП как объект исследования надежности имеет следующие особенности: - сложность (большое число различных технических средств и персонала); - многофункциональность; - взаимосвязь надежности и экономической эффективности (повышение надежности требует дополнительных затрат, снижающих экономический эффект); - зависимость надежности от КТС и структуры алгоритмов; - влияние персонала на надежность. Применительно к АСУ ТП основные составляющие надежности – безотказность и ремонтопригодность, которые обязательно вносятся в техническую документацию. Сохраняемость и долговечность не являются существенными показателями и определяются факторами морального старения. Рассмотрение вопросов надежности АСУ ТП базируется на функциональном подходе, в соответствии с которым надежность АСУ ТП представляет собой совокупность характеристик и показателей по всем функциям системы.  Каждая из составляющих надежности связана с некоторой случайной величиной, имеющей размерность времени (время безотказной работы, время восстановления работоспособности после отказа, время сохранения технических характеристик в условиях хранения

Методы повышения надежности технических систем: применение более надежных компонентов одного назначения; введение избыточности (структурной, информационной); - интенсификация технического обслуживания; - улучшение условий эксплуатации

Методы повышения ремонтопригодности: - применение компонентов с высоким уровнем ремонтопригодности; - увеличение состава и повышение квалификации ремонтных бригад; - рационализация размещения технических средств; - применение специального диагностического оборудования. Меры по борьбе со сбоями технических средств: - применение компонентов с высоким уровнем помехоустойчивости; - улучшение помеховой обстановки; - введение информационной и алгоритмической избыточности.

16.Качественные электротехнические компоненты надежности автоматизированной системы управления

. Рассмотрим особенности современных высококачественных компонентов для промышленной автоматизации, позволяющих обеспечить надежность и безопасность аппаратной части АСУ ТП. В качестве примера приводится коммутационная техника немецкой фирмы Weidmuller Interface, ведущего производителя электротехнических и электронных компонентов для АСУ ТП.

Стремительное развитие и внедрение автоматизированных систем в различных отраслях промышленности требует от разработчиков постоянных поисков способов повышения надежности, функциональности и безопастности систем, особенно в АСУ ТП производственных процессов повышенной опасности. Таким образом, надежность системы вцелом зависит от двух основных факторов: возможностей программного обеспечения и качества компонентов, применяемых в аппаратной части АСУ ТП. Также большое значение имеет квалификация персонала, собирающего и устанавливающего данную систему. Критерии надежности комплектующих:

• пожаростойкость

• диапазон рабочих температур

• устойчивость к поверхностным токам

• виброзащищенность

• коррозионная стойкость

• электрические потери на контакте

Пожаростойкость

• Основой надежности и безопасности электрооборудования в первую очередь является изоляционный материал, из которого изготовлен корпус изделия. Пожаробезопасность материала должна защитить оборудование не только от возгорания при внутреннем перегреве токоведущих элементов, но и от внешних температурных воздействий. Наиболее популярным изоляционным материалом, используемым ведущими производителями коммутационного оборудования (в частности для изготовления шинных клемм), является пластик Полиамид PA 66.

• Виброустойчивость

• К механической части своих контактных соединений Weidmuller предъявляет самые жесткие требования по виброустойчивости, прочности и отсутствию необходимости в периодическом обслуживании. Специальная конструкция зажимного механизма в клеммах Weidmuller позволяет достичь высокого усилия прижима проводника к токоведущей шине клеммы и долговременно сохранять механическую прочность контакта.

• Коррозионная стойкость

• При использовании электротехники в условиях повышенной агрессивности среды, возникает опасность коррозии металлических частей соединений, и, как результат, искажение или полная потеря сигнала. Weidmuller в своих клеммных соединениях использует специальные материалы, стойкие к коррозии

• Конструктивные решения

• Благодаря замечательным свойствам материалов и особенностям конструктива, которые использует компания Weidmuller в производстве своих компонентов, применение такой высококачественной коммутационной техники в аппаратной части АСУ ТП гарантирует максимальную надежность системы вплоть до последнего контакта. Однако, стоит отметить что помимо надежности электротехнических компонентов, большое значение для производителей АСУ ТП также имеют: готовые конструктивные решения, габариты, удобство (а значит и скорость сборки), ассортимент изделий.

• При использовании качественного оборудования и профессионального программного обеспечения, разработчик может сконцентрировать основное внимание на проработке самого проекта АСУ ТП, будучи уверенным в сделаном выборе. В случае же применения комплектующих сомнительного качества (в целях уменьшения затратной части проекта или по какой-либо другой причине), отказ простейшего клеммного соединения и потеря сигнала может нарушить работоспособность дорогостоящей техники и нанести ущерб, несоизмеримый с сэкономленными средствами.

2. Требования к персоналу на энергетическом предприятии

Эксплуатацию установок и сетей предприятий должен осуществлять подго­товленный персонал: специалисты должны иметь образование, соответствующее должности, а рабочие - подготовку в объеме квалификационных требований.

17.Технологические объекты управления в энергетике: технологические аппараты, установки, цеха, технологические комплексы.

18.Средства автоматизации в энергетике: датчики, контроллеры, устройства связи с объектами.

В настоящее время трудно представить себе крупное производство, не имеющее в своём составе автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП). Автоматизация процессов производства во многом определяет его эффективность и рентабельность. АСУ ТП включает объекты автоматизации, аппаратные и программные средства. Рынок средств автоматизации представлен большой номенклатурой наименований различных фирм-производителей аппаратуры, к которым относятся интеллектуальные и не интеллектуальные датчики и исполнительные устройства, устройства связи с объектами (платы УСО), многофункциональные платы ввода/вывода сигналов, контроллеры, одноплатные компьютеры для промышленного применения и др. устройства. Мировыми лидерами по производству и внедрению систем автоматизации являются такие компании как Advantech (Тайвань), PEP Modular Computer (Германия), National Instruments (США), Fastvel (Россия), ICP-DAS (Тайвань), Octagon Systems (США), Analog Devices (США), Siemens (Германия) и др.

На современном этапе развития средств вычислительной техники программируемые логические контроллеры (ПЛК) представляет собой достаточно мощные и быстродействующие «интеллектуальные» устройства, как правило имеющие высокую производительность, значительные объёмы встроенной памяти программ и оперативной памяти, мощное вычислительной ядро с системой команд, ориентированной на решение задач управления и контроля в режиме реального времени. Многие современные ПЛК имеют возможность подключения периферийного оборудования, аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи, набор быстродействующих последовательных интерфейсов и другие узлы.

Используемые в системах автоматизации ПЛК должны быть достаточно многофункциональными и универсальными по структуре, а также обеспечивать работу в составе промышленных локальных вычислительных сетей, содержащих рабочие станции, на которых реализуются автоматизированные рабочие места (АРМ) операторов технологических процессов.