VII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2015

Визуализация технологического процесса - способ отображения информации о состоянии технологического оборудования и параметрах технологического процесса на мониторе компьютера или операторской панели в системе автоматического управления в промышленности , предусматривающий также графические способы управления техпроцессом

   При этом используются различные методы: например,    изменение цвета объекта в зависимости от его состояния. В соответствии с требованиями эргономики работника (эргономика, от др.-греч. ἔργον - работа и νόμος - «закон», в традиционном понимании - наука о приспособлении должностных обязанностей, рабочих мест, предметов и объектов труда, а также компьютерных программ для наиболее безопасного и эффективного труда), опасные или аварийные объекты окрашиваются в красный цвет. Можно также использовать мигающую (вспыхивающую) окраску[1]. Можно выделить следующие типы графических образов в зависимости от состояния объекта: 

• полный или пустой контейнер;
• положение ручки рубильника;
• использование мультипликации, то есть последовательности быстро сменяющихся кадров;
• перемещение объектов по экрану;
• изменение размера объекта

Для энергетической отрасли чрезвычайно важным аспектом является внедрение новых средств автоматизации и измерений, так как основной задачей электростанций является производство и отпуск электрической энергии и тепла потребителям. При этом  необходимо строго придерживаться параметров и качества вырабатываемой продукции (пар, поступающий на отопление наших домов должен быть определенной температуры и давления, вырабатываемая электроэнергия должна быть нормированного  напряжения и частоты и т.д.).

Для иллюстрации применения средств компьютерной визуализации технологических процессов в энергетической отрасли была выбрана автоматизированная система ПТК «Саргон» компании НТВ «Автоматика»[2]. установленная на энергетических предприятиях,  таких как теплоэлектростанции (ТЭС). Комплекс технических средств АСУТП (КТС) представляет собой двухуровневую сетевую структуру:

• верхний уровень образуют компьютеры АРМ машиниста. Они реализуют функции представления информации, регистрации событий и архивирования, выполнения сложных вычислений, дистанционного управления. Для отображения информации об объекте в целом устанавливаются два широкоформатных экрана. Все АРМ по объему выполняемых функций АСУТП полнофункциональны. С каждого из компьютеров оператор имеет доступ ко всей информации, необходимой для контроля и управления. АРМ функционирует в режиме постоянного и полного резервирования выполняемых функций управления между компьютерами. Отказ любого из дисплеев или персонального компьютера не оказывает влияния на функционирование оставшегося в работе.
• нижний уровень образуют микропроцессорные контроллеры, выполняющие сбор и обработку информации, формирование управляющих воздействий (как по командам оператора, так и в автоматическом режиме).

Программно-технический комплекс обеспечивает выполнение следующих основных функций:

• Автоматический контроль технологических параметров
• Предупредительная и аварийная сигнализация
• Дистанционное управление исполнительными устройствами
• Автоматическое регулирование
• Технологические блокировки
• Технологические защиты
• Программно-логическое управление
• Представление оператору-машинисту информации о технологическом процессе и состоянию оборудования в виде мнемосхем, графиков и таблиц
• Диагностирование состояния оборудования и системы автоматизации
• Регистрация аварийных ситуаций и анализ действия защит
• Архивирование истории процесса - технологических параметров, событий и действий операторов
• Формирование отчетных документов

 Информация о ПТУ как объекте управления выдается машинисту-оператору на экран монитора АРМ в графическом и цифровом виде, располагаясь в совокупности постоянных и всплывающих окон. Графический интерфейс АРМ построен в соответствии с общими принципами Windows-интерфейса, с учетом ограничений, налагаемых использованием в системе реального времени. Функции реализованы согласно требованиям РАО "ЕЭС России", предъявляемым к объектам энергетики.

На монитор автоматизированного рабочего места оператора выводятся необходимые мнемосхемы управления котлоагрегатом (рис. 1). Наглядно отображая структуру системы, мнемосхема облегчает оператору запоминание схем объектов, взаимосвязь между параметрами, назначение приборов и органов управления. В процессе управления мнемосхема является для оператора важнейшим источником информации о текущем состоянии системы, характере и структуре протекающих в ней процессов, в том числе связанных с нарушением технологических режимов, авариями и т. п. На мнемосхемах отражается основное оборудование, сигналы, состояние регулирующих органов. Мнемосхемы могут отражать как общую картину состояния системы, технологического процесса, так и состояние отдельных агрегатов, устройств, значения параметров и т. п.

 

 

 

Рисунок 1. Мнемосхема управления котлоагрегатом

Мнемосхемы помогают оператору, работающему в условиях большого количества поступающей информации, облегчить процесс информационного поиска, подчинив его определенной логике, диктуемой реальными связями параметров контролируемого объекта. Они облегчают оператору логическую систематизацию и обработку поступающей информации, помогают осуществлению технической диагностики при отклонениях процесса от нормы, обеспечивают внешнюю опору для выработки оптимальных решений и формирования управляющих воздействий.

Для сравнения можно рассмотреть устаревшие панели КИП, долгие  годы применявшиеся на ТЭС (рис.2).

 

Рисунок 2. Устаревшие панели КИП ТЭС

Весь котел  представлен в виде приборов учета. Датчики приборов установлены непосредственно по месту, на котлоагрегате. Как дежурный киповец, отработавший на ТЭЦ много лет,  могу с уверенностью сказать, что для человека, пришедшего работать в энергетику, первое время очень трудно ориентироваться в расположении многочисленного оборудования. На первых порах поиск в цеху нужного датчика, клапана или электропривода может занять   много  времени, что бывает просто недопустимо при переключениях, аварийных ситуациях или пусках-остановах оборудования и может иметь негативные последствия.

На следующем  снимке (рис. 3) представлена частичная модернизация оборудования. Смонтирована автоматизированная система розжига горелок котлоагрегата, но приборы учета остались старые.

 

Рисунок 3. Частичная модернизация оборудования

Кнопки и ключи управления - для каждого клапана, привода, насоса - отдельные. Занимают очень много места на пульте управления. И, зачастую, со стершимися надписями принадлежности, что тоже не облегчает работу оператора. Такие щиты управления котлами и турбогенераторами были на любой ТЭЦ.

И, для сравнения,  рассмотрим современное автоматизированное рабочее место (рис.4).

 

Рисунок 4. Современное АРМ

Связь между АРМ оператора и контроллерным оборудованием осуществляется по резервируемой локальной вычислительной сети Ethernet.

Современные средства вычислительной техники и мониторы обладают богатыми графическими возможностями, широкое использование которых может войти в противоречие с требованиями эргономики. Так, для отображения состояния системы нельзя использовать богатой цветовой палитры. Представление информации должно ограничиваться простыми и однозначно воспринимаемыми цветами (красный, зелёный, жёлтый, белый, чёрный, серый). Нельзя использовать и слишком мелкий шрифт в надписях. Чрезмерное увлечение динамическими картинами, например, мультипликацией отвлекает и утомляет оператора. Ухудшает восприятие и использование фотореалистичных изображений объектов. Для управления техпроцессом на мнемосхеме располагаются элементы графического интерфейса, чаще всего типовые для современного программного обеспечения: окна ввода-вывода, кнопки, ползунки (слайдеры). Кроме этого могут использоваться события, например, щелчки кнопками мыши, на элементах изображения. В дополнение к динамизированной мнемосхеме используются специальные или расположенные поверх мнемосхемы окна, в которых отображаются зависимости параметров техпроцесса от времени, а также текстовые сообщения о состоянии системы и действиях оператора. Современные средства проектирования операторских систем управления SCADA [3]., как правило, содержат встроенные редакторы, позволяющие осуществить все задачи проектирования визуализации.

В заключении, можно с уверенностью констатировать, что компьютерная визуализация технологических процессов в энергетике актуальный, несомненно полезный и востребованный этап рабочего процесса. Оснащение АРМ сотрудников ТЭС современными программным комплексами, использующими средства визуализации, существенно снижают трудоемкость и повышают эффективность работы, как отдельных сотрудников, так и всего комплекса в целом.

Библиографический список

 

1.     Электронный ресурс ru.wikipedia.org

2.     Электронный ресурс asutp.ru

3.     Электронный ресурс automation-system.ru

Код для цитирования: Скопировать