Автореферат (1172878), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Создан программно-технический комплекс имитации поведениятехнологического оборудования, включая инциденты и аварии для проверкинастроенных алгоритмов без использования реального объекта автоматизации.Практическая ценность и значимость полученных результатов заключаетсяв следующем.1. С помощью разработанных методов автоматизации создания АСУТПпожаровзрывоопасных поточно-транспортных систем возможна разработка рабочихпрограмм для технологических контроллеров без участия программистов (безнаписания кода программ) путем редактирования конфигурации объекта.2. Все требования ТР и ПБ заложены в моделях технологическогооборудования и моделях технологических процессов, в связи с чем создаваемыеАСУТП реализуют их в безусловном порядке.3.
Расширение и модификация АСУТП доступна инженерам и технологамсамостоятельно.4. С помощью предлагаемого программно-технического комплекса (имитатора)возможна проверка выполнения алгоритмов управляющих программ примоделировании любых ситуаций, включая инциденты и аварии, без использованияреального оборудования.Достоверность и обоснованность научных положений, результатов, выводови рекомендаций, приведенных в диссертации, достигнута за счет:- формализации работы технологического оборудования выбранных отраслейпромышленности;- системного подхода в применении теории конечных автоматов и анализеповедения технологического оборудования, а также требований ТР и ПБ;- создания и применения метода структурного и объектно-ориентированногопрограммирования;- комплексирования современных методов программирования и средстввычислительнойтехники,позволяющихраспределятьинтеллектпотехнологическим контроллерам;5- разработки и реализации «имитатора виртуального внедрения АСУТП»;- непротиворечивости и воспроизводимости во внедренных АСУТПрезультатов, полученных теоретическим путем и тестированием на имитаторе.Апробацияработы.Теоретическиеипрактическиерезультаты,представленные в диссертации, докладывались на 7 международных, 4всероссийских и 2 региональных научных конференциях:- на I и II международных конференциях «Наука и будущее: идеи, которыеизменят мир» (Москва - 2004, 2005);- на всероссийских научно-практических конференциях «Техносфернаябезопасность.
Надежность. Качество. Энергосбережение» (Туапсе - 2005,2006, 2015,2016);- на научно-методических конференциях «Современные информационныетехнологии в образовании ЮФО» (Ростов н/Д – 2009, 2010);- на 12 и 13 международных научно-практических конференциях «Актуальныевопросымодернизации,техническогоперевооруженияиобеспеченияпромышленной безопасности предприятий по хранению и переработке зерна и зернопродуктов» (Анапа 2013, 2014);- на «Студенческом научном форуме» (2016, 2017);намеждународнойнаучно-техническойконференции«Системыбезопасности» (Москва - 2016).Реализация и внедрение результатов работы. Помимо автоматизациинаучных исследований в НИИ физики ЮФУ, за 15 лет работы в ООО «ТРИТАРТ»автор разработал ряд программно-технических комплексов, которые использовалиразработанные модели и средства, и были внедрены под его руководством впроектах АСУТП крупнейших российских компаний:2006 г., ООО «Каргилл Юг» - АСУТП зернового портового терминала (Ростовна-Дону);2007 г., ЗАО «Содружество Соя» - АСУТП глубокой переработкимаслосодержащих культур (Калининград);2008 г.
– АСУТП Ейского портового элеватора (Краснодарский край);2009 г., ОАО «АСТОН» - АСУТП элеватора шрота (Миллерово);2010 г., ООО «АГРО-Инвест Недвижимость» - АСУТП элеватора (Воронеж);2011 г., ООО «Международная зерновая компания» - АСУТП Ипатовскогокомбината хлебопродуктов (Ставропольский край);2012 г., ООО «Лада Геленджик Транс» - АСУТП перегрузочного комплексазерновых и генеральных грузов открытого и крытого хранения (Краснодарскийкрай);2013 г., ЗАО «Агропродукт» - АСУТП маслоэкстракционного завода(Ставропольский край);2014 г., ООО «Ростовский зерновой терминал» - АСУТП элеватора (Ростов-наДону);2015 г., ООО «Международная зерновая компания» - АСУТП Зерновоготерминального комплекса ТАМАНЬ (Краснодарский край).2016 г., «Луиз Дрейфус» (Франция) ООО «Азовский Агропорт Устье Дона» АСУТП портового терминала.На защиту выносятся следующие основные результаты:1.
Иерархическая 4-х уровневая классификация всех средств АСУТП, какмножеств функционально-технологических моделей элементов объекта.2. Модель и алгоритмы создания АСУТП объектов (на примере6пожаровзрывоопасных поточно-транспортных систем) для ряда отраслей пищевой инефтеперерабатывающей промышленности.3. Метод построения и модификации АСУТП с использованием разработанныхмоделей и алгоритмов на этапах её проектирования и функционирования (напримере пожаровзрывоопасных поточно-транспортных систем).4. Модель имитатора работы АСУТП и программно-технический комплекс,реализующий проверку и тестирование технологических процессов без реальногообъекта автоматизации, включая генерацию инцидентов и аварий с проверкойреакции АСУТП на них.5.
Модель диагностики «виртуального внедрения АСУТП».Публикации. Автор имеет 48 публикаций в РИНЦ (число цитирований - 242,индекс Хирша – 7), из которых 25 - по материалам диссертации, в т. ч. 3 статьи врецензируемых журналах из перечня ВАК и 2 патента РФ на изобретение. 4работы опубликованы самостоятельно и 6 публикаций в соавторстве состудентами, которыми руководил.Объем и структура работы. Диссертация изложена на 132 страницахмашинописного текста, содержит 15 формул, иллюстрируется 16 графиками, 59рисунками и 8 таблицами, состоит из введения, четырех глав, заключения исписка литературы из 117 наименований, с приложениями на 4 с.ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИВо введении обоснована актуальность проводимых исследований, как спозиций системного анализа, так и с позиции прикладных наук, связанных состабильностью технологических процессов, их надежностью и безопасностью.Изложена позиция автора по основным защищаемым положениям, данократкое содержание работы, отражены её научные и практические результаты.В первой главе - «Теоретические, нормативные и практические подходы ксозданию АСУТП объектов промышленности» - анализируются АСУТП объектовразличных отраслей промышленности: нефтеперерабатывающей, хранения зернаи др.
(рис.1).Рис.1 – Блок-схема модулей АСУТПВ результате анализа специфики ОПО показано, что до введения в действие184-ФЗ «О техническом регулировании», требования о безопасности такихобъектов промышленности были рассредоточены в тысячах нормативныхдокументах Госстроя и Госстандарта, что крайне затрудняло их отслеживание и7реализацию. В настоящее время количество Технических регламентов, Сводовправил и стандартов измеряется уже десятками, но, тем не менее, в них изложеноогромное число требований, которые необходимо реализовывать в каждойАСУТП ОПО, независимо от «человеческого фактора» (проектировщиков,программистов, монтажников и наладчиков).Статистика инцидентов и аварий на промышленных предприятиях (рис.2-4)свидетельствует, что АСУТП ОПО не решают всех необходимых задач.Рис. 2 – Гистограмма инцидентов в отраслях промышленностиа)б)Рис.
3 – Диаграмма аварий (а) и «крест» (б) травмированных в СССР и России(■ – левая шкала на 100 травмированных; □ – правая шкала на 100 тыс. раб-щих)Рис. 4 – График аварий и гистограмма погибших в них на ОПО в РоссииПоказано, что нормативы промышленной безопасности не связаны с8информационной безопасностью, в связи с чем, создаваемые АСУТП незащищены должным образом (рис.5) от инцидентов и аварий, связанных свнешним проникновением в системы (рис.6).Рис.
5 – Гистограмма протоколов, в рамках которых произошли инцидентыРис. 6 – Гистограмма типов инцидентовПо результатам проведенного анализа выбрана структура системы,реализующая подходы к промышленной и информационной безопасности, ихвзаимодействие и самоорганизацию (рис.7), в частности, при создании АСУТПОПО.Рис. 7 - Синергетическая структура процессов управления безопасностью9В конце главы приведены примеры реализации АСУТП НовошахтинскогоНПЗ и зернового терминала Порт-Кавказ.Обзор теоретических и практических подходов заканчивается определениемперечня задач, которые следует поставить и решить в ходе диссертационногоисследования.Во второй главе «Модель автоматизации создания АСУТП поформализованному проекту», рассмотрен весь процесс автоматизации, включаяпроблемы внедрения на объекте. Разработана классификация функциональнотехнологических элементов и математическая модель проектированиятехнологической схемы ОПО, по аналогии с которой разработаны алгоритмыавтоматизации создания АСУТП.Формализацияописанияпроцессаавтоматизации,основананаструктурировании процессов (таб.1) и на предварительном составленииупорядоченных множеств: элементов системы L, команд F, состояний элементовсистемы AL, событий элементов системы C, состояний техпроцессов A.Таблица 1.Классификация задач проектирования математического и программногообеспеченияКласс структурУровни описания структуртехнологическийПервичныесредства вводаданныхУстройстваПриведение ктехнологическому типу,классификация дляиспользованияследующим уровнемобработки данных.Приведение ктехнологическомуназначению дляиспользованияследующим уровнемобработки.ОборудованиеПриведение ктехнологическомуназначению дляиспользования втехнологическомпроцессе.ТехнологическийпроцессКоличественнокачественный учеттехнологическихпараметров.математический ипрограммныйПервичная обработкавходного сигнала(подавление дребезга,интерполяция, фильтрация)Математическое описаниеповедения устройства,разработкаматематическогообеспечения, алгоритмов ифункций, программногообеспечения контроля иуправления устройствомРаспределение полномочиймежду устройствами всоставе оборудования.Моделирование иоптимизация структуры ипараметров, разработкаалгоритмов и функций.Взаимодействиетехнологическогооборудования длявыполнения процессов.физическийПреобразованиеэлектрических значений вфизические величиныКомпоновка необходимыхпараметров и данных изобщего числаконтролируемыхпараметров дляфункционированияустройства.Выбор необходимыхустройств, для полногоконтроля и управлениятехнологическимоборудованием.Выполнение требованийбезопасностиДля реализации предложенного подхода использованы следующиеопределения и переменные:Состояние объекта автоматизации (ОА) – совокупность состоянийтехнологического процесса.Формально состояние ОА описывается совокупностью параметров ∈ ,где = 1, – индексы возможных режимов работы ОА, включая нерабочий режим,стационарные и переходные режимы;10Для формализации и математического описания технологических процессовОА на основе правил булевой алгебры использованы следующие понятия ивыражения:Элемент технологического процесса ( = 1, )(1)- любая составная часть системы, без которой невозможно её нормальноефункционирование.Совокупность элементов = { : = 1, } включает в себя всеразновидности информационных каналов: измерения параметров, управления,вывода информации, программное обеспечение.Состояние элемента ( = 1, )(2)- значение булевой функции, определяющей условия участия элемента втехнологическомпроцессе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
