Материал: Grigorev_L.I._Avtomatizirovannoe_dispetcherskoe_upravlenie_tehnologicheskimi_processami

ловек-машина» стала объектом пристального изучения с сере­

дины ХХ века, в период интенсивного развития авиации, атом­

ной энергетики; активно развивается инженерная психология, идет становление эргономики. Но только сейчас начинают со­

здаваться основы теории диспетчерского управления. Только сей­

часпотому что этому <<Сейчас» предшествовало бурное разви­ тие кибернетики (начиная с основополагающей работы Н. Ви­

нера «Кибернетика или управление и связь в животном и маши­

не>>, 1948 г.) и информатики (с последней четверти прошлого

века).

За годы эволюции человекомашинных систем управления про­

изошла интеграция кибернетических и информационных про­

цессов. Практическим результатом этой интеграции является по­

явление концепции SСАDА-систем. SCADA - аббревиатура

Supervisory Control And Data Acquisition, т.е. система диспетчерско­

го управления и автоматического сбора данных. Это система ав­

томатизированного управления сложными динамическими

объектами, системами (процессами) в жизненно важных и кри­

тичных, с точки зрения безопасности и надежности, областях. Благодаря SСАDА-системе осуществляется процесс сбора ин­ формации реального времени с контролируемых параметром (объектов) для обработки, анализа и возможного управления

удаленными объектами. Вся информация, т.е. необходимые со­ общения и данные, поставляется на центральный интерфейс

диспетчера. Поэтому, исходя из задачи интеграции данных и цен­ трализации управления, структура SСАDА-системы включает такие базовые компоненты, как:

удаленный терминал, осуществляющий обработку задачи

(управление) в режиме реального времени (Remote Terminal

Unit- RТU);

-диспетчерский пункт управления (Master Terminal UnitMTU либо Master Station - MS), т.е. главный терминал, на котором осуществляется обработка данных и управление

высокого уровня, как правило, в режиме квазиреального

вре'-iени; одна из основных функций - обеспечение ин­ терфейса (ММ!) между человеком-оператором и систе­

мой, т.е. получение данных о состоянии удаленных техно­

логических абонентов и обеспечение диспетчера полным графическим контролем работы технических средств сис­

темы;

10

- коммутационная система, или каналы связи ( Communication Systems- CS), которая необходима для передачи данных с

удаленных точек (объектов, терминалов) на отдельный ин­

терфейс оператора-диспетчера и передачи сигналов управ­

ления на RTU.

Задачи управления на нижнем уровне: прием и первичная обработка информации от датчиков; формирование и вьщача

управляюшик воздействий на исполнительные механизмы в со­

ответствии с заданным алгоритмом; буферизация контролируе­

мых параметров; диагностика основного и дополнительного обо­

рудования системы; обмен информацией с верхним уровнем си­

стемы.

Задачи управления на верхнем уровне: прием информашш с

нижних уровней; вторичная обработка информапии; сохранение

информашш в архивах:; графическое представлеЮiе принятой и

архивной информации; прием команд оператора и передача на нижние уровни системы; оповещение персонала об авариях; фор­

мирование отчетных документов; обмен информапией с АСУП

предприятия.

В настоящее время имеется большое число самых разнообраз­ ных реализаций систем супервизорнога управления (типа SCADA

или DCS), которые стали неотъемлемой составной частью авто­

матизированных ИУС.

Объект отдалился от диспетчера как лица, принимаюшего ре­ шения (ЛПР). Решение ряд задач, решаемых в этой системе, пере­

шло с уровня автоматизированного управления на уровень авто­

матического управления. Но обшее число задач не уменьшается, так как начинают добавляться новые задачи, в частности, задачи

экологии и др.

Управление технологическими процессами и предприятиями

осуществляется на трех уровнях иерархии (рис. 3):

-управление ПХД;

-автоматизированное диспетчерское управление;

-уровень автоматического (и в том числе) дистанционного

управления.

На уровне диспетчерского управления осушествляются два

важных д:IЯ управления процесса: централизация и интеграция.

Тенденпия к переходу на малолюдные технологии при управле­

нии локальными объектами определяет новые требования и за­ дачи к уровню диспетчерского управления. Эrо создание на уровне

11

организапионно, большое практическое значение приобрета­

ет решение проблем обеспечения этой интеграции информа­

пионными системами и средствами автоматизапии управле-

ния.

Диспетчерское управление занимает промежуточное место в

иерархии управления (рис. 3), что определяет особенности этого

вида управления. Диспетчерские службы, с одной стороны, осу­

шествляют интеграпию информапии и пентрализапию решений

по управлению технологическими пропессами, а с другой,- орга­

низуют взаимодействие со службами, реализуюшими управление

пхд.

Системные аспекты развития АСДУ

Выявление наиболее важных проблем в области автоматиза­

ции и управления технологическими пропессами и производ­

ствами невозможно без системного анализа динамики развития

этих пропессов. Время играет огромную роль в развитии и про­

пессах совершенствования. Проблеме времени посвяшено много

исследований и, конечно, афоризмов: <<Время - движушееся по­ добие вечности» (Платон); <<Время - ткань, из которой состоит

ЖJfЗНЬ» (Бенджамин Фраклин).

<<Проблема времени•>, - такой ответ дал известный ученый, лауреат Нобелевской премии Илья Пригожин на вопрос о том, что является основным объектом исследований в его ЖJfзни. Тол­ кование времени, данное И. Приrожиным, и раскрытие пропессов

формирования новых структур, самоорганизации, эволюпионно­ го развития, фазовых переходов являются наиболее близкими к рассматриваемым проблемам.

В качестве примера эволюции рассмотрим такой объект неф­ тегазовой отрасли, как транспорт газа. Рожцение газопровода Са­ ратов-Москва относится к 1944 г. За прошедuшй период изме­ нился объект управления, изменялась система упрамения. Но если

изменения за последние годы, касаюшиеся объеiсrа управления,

незначительны, то динамика развития автоматизапии и, в частно­

сти, АСДУ весьма сушественна. Это определено как НТП, так и постоянным бизнес-прессингом рыночных отношений.

Объект управления (трубопроводные системы и, в частности, ГТС - газотранспортные системы) достаточно изучен, чего нельзя

сказать о системе управления <•диспетчер-ИУС».

13

Основой оперативного диспетчерского упрамения (ДУ) ре­ жимом ПС является выполнение функций контроля и регулиро­

вания поступления и распределения газа, а также обеспечение

технологического режима транспорта и распределения заданных

количеств газа с минимизацией затрат, энергетических или сто­

имостных, с учетом технологических ограничений и фактора на­

дежности. Выполнение этих функций связано с получением и

обработкой больших объемов информации и решением ряла тех­

нологических задач.

В классическом определении сложных систем как систем, со­

стоящих из большого числа элементов, взаимосвязанных и взаи­

модействующих между собой, на начальном этапе развития сис­

темного анализа акцент делалея на размерность сложных сис­

тем, и мало внимания уделялось взаимодействию и взаимосвязи

элементов, интеграционным проuессам, формированию новых

структур.

По закону Эшби, система управления не может быть проше, чем управляемый объект. В настоящее время оценка, характеризу­

ющая сложность системы управления, существенно выросла, так

как между объектом и диспетчером появилось большое число эле­

меiПов, устройств и систем автоматизации, связи и вычислитель­ ной техники.

Вначале основным объектом управления являлись отдель­ ные газоперекачиваюшие агрегаты (ГПА) и линейные участ­ ки (ЛУ) магистральных газопроводов (МГ) с крановыми пло­

щадками. Со временем объектом управления становятся комп­ рессорные цеха (KU), компрессорные станции, линейные про­ изводственные управления (ЛПУ). В настоящее время в каче­ стве объекта управления рассматриваются МГ, ГТС, отражаю­

щие региональные газотранспортные сети и, наконец, ЕСГ Рос­

сии в целом.

Задачей автоматизации на начальном этапе развитияДУ ямя­ лосъ создание САУ ГПА, управление крановыми площадками на

ЛУ газопровода, т.е. формировалась основа автоматического уп­

рамения базовыми объектами газопровода. Со временем задачи

автоматизации существенно расширились, и поворотным момен­

том в формировании качественно новой технологии ДУ следует считать внедрение SСАDА-систем.

Дальнейшее развитие и автоматизация ДУ транспорта газа

связано с поЯRJiением новых подсистем, т.е. новых структур, по-

14