1-й блок. Основы АСУ ТП
Модуль 1. Архитектура АСУ ТП
- Изучаем многоуровневую архитектуру АСУ ТП и роль каждого уровня в управлении процессами: КИП и исполнительные устройства нижнего уровня, уровень управления оборудованием (уровень ПЛК), уровень диспетчерского-операторского управления (уровень SCADA-систем), уровень управления технологическим процессом (MES), уровень планирования ресурсов предприятия (ERP).
- Подробно разберем существующие виды оборудования и программных решений на каждом уровне АСУ ТП, их предназначение и функции. Познакомимся с решениями ряда ведущих вендоров.
- Получаем знания о фундаментальных принципах управления, алгоритмах функционирования, и математическом описании автоматических систем управления. Уделяем при этом внимание анализу устойчивости систем управления и оценке качества переходного процесса.
- Далее изучаем методы улучшения качества регулирования, корректирующие устройства, промышленные регуляторы. Отдельно остановимся на вопросах выбора типа регулятора и расчёта настроек регулятора, а также настройки системы на работу с ПИД-регулятором.
- Начнём с того, что рассмотрим основные виды схем по ISO 10628-1, используемые в зарубежных компаниях и на отечественных предприятиях, их задачи и принципы их построения:
- блок-схемы (Block Diagrams)
- схемы потоков процесса (process flow diagram (PFD))
- схема инженерных сетей (utility flow diagram (UFD))
- cхема трубопроводов и КИПиА (piping and instrumentation diagram (P&ID))
- функциональные схемы автоматизации (ФСА) - Далее вы кратко изучите стандарты обозначений графических элементов промышленных диаграмм. После этого мы затронем тему программного обеспечения которое может помочь при создании данного вида схем и потренируемся в разработке промышленных диаграмм. В практической части вы самостоятельно составите P&ID и ФСА для различных технологических процессов.
- Вы узнаете, зачем специалисту АСУ ТП необходимы глубокие знания в технологическом процессе и тесное взаимодействие с технологами производства.
- Выясним, какие основополагающие документы сопровождают технологический процесс. Подробно на примере пищевой отрасли разберем, что такое технологический процесс производства, из каких этапов он состоит и как подойти к его изучению.
- Разберем состав оборудования и режимы его работы, а также контрольно-измерительных приборов при производстве винного материала для слабоалкогольных напитков.
- Все это позволит вам научиться разбирать «на молекулы» любой технологический процесс, что обязательно понадобится вам в дальнейшем в вашей профессиональной деятельности при создании новой или эксплуатации существующей системы автоматизации производства.
- Изучаем физику электронных процессов в полупроводниках и электрических переходах. Рассматриваем виды серийно выпускаемы твердотельных электронных приборов, сферы их применения, принципы их построения и работы, а также их структурные схемы.
- Осваиваем методы анализа электронных процессов в приборах и расчета их параметров и характеристик.
- Учимся выбирать полупроводниковые приборы для применения в электронной аппаратуре.
- Изучаем линейные электрические цепи постоянного и переменного тока, трехфазные цепи и их основные компоненты. Анализируем режимы их работы, учимся читать электрические схемы.
- Затем рассматриваем магнитные цепи и трансформаторы, разбираем синхронные и асинхронные машины, машины постоянного тока, их устройство и принцип действия.
- Далее рассматриваем коммутационные приборы и виды защиты цепей (кнопки, автоматы), связь предельных токовых нагрузок с сечением кабеля, принцип действия и схемы включения УЗО, реле контроля напряжений и токов.
- В заключении знакомимся с режимами питания и нагрузки, схемой питания нагрузки с АВР, схемой гарантированного питания нагрузки с применением микроконтроллеров управления, ИБП.
- Вы познакомитесь с программируемыми логическими контроллерами (ПЛК), их составными элементами (процессорный модуль и блок питания, дискретные входы и выходы, аналоговые входы и выходы, интерфейсные и специальные модули), видами исполнения и защиты.
- Научитесь настраивать дискретные входы ПЛК и обрабатывать их состояния на языке ST и LD, подключать датчики к аналоговым входам ПЛК, настраивать входы. Освоите программирование с использованием сигналов с аналоговых входов.
- Подробно разбираем технические особенности, устройство, сферы применения и способы подключения для различных видов исполнительных устройств: асинхронные электродвигатели, устройства плавного пуска, преобразователи частоты, сервоприводы, механические приводы, тиристорные и симисторные исполнительные устройства, твердотельные реле, соленоиды, клапаны на жидкости и газы, пневмораспределители.
- Рассматриваем типы измерений и основные метрологические характеристики, обязательные процедуры со средствами измерений (сертификация, поверка) и особенности измерений в АСУ ТП.
- Подробно изучаем разновидности, особенности использования, конструктивное исполнение, способы подключения и коммуникации современных приборов для измерения температуры, давления, уровня жидкости, расхода жидкости и газов, веса, вибрации, определения состава и свойств жидкостей и газов.
- Вы узнаете, что такое системы человеко-машинного интерфейса (HMI), какие их разновидности существуют и какими возможностями они обладают. Познакомитесь с основными SCADA-пакетами, представленными на рынке. Детально изучите архитектуру и функционал SCADA, а также инструменты общения SCADA с другими системами.
- В этом модуле вы познакомитесь с топологией промышленной сети, сигналами в системах АСУ ТП, физическими интерфейсами (RS-232, RS-485, RS-422, Ethernet) и протоколами передачи данных (Modbus, Profibus, CAN, HART, BacNet и другие), а также узнаете, как организовать обмен информацией между устройствами, входящими в состав автоматизированной системы (компьютерами, контроллерами, датчиками, исполнительными устройствами).
- Разберем основные виды сетевого оборудования, а также вопросы снижения помех в сетях.
- Этот учебный модуль разработан совместно с компанией Schneider Electric.
- В этом модуле мы разберем вопросы информационной (кибер) безопасности в системах автоматизации технологических процессов. Начнем с основных понятий кибербезопасности, требований международных стандартов и российского законодательства. Затем попрактикуемся в вопросах организации доступа к информации и конфигурации коммуникационных модулей ПЛК с точки зрения безопасности на примере программной среды Control Expert от Schneider Electric
Модуль 13. Технико-экономическое обоснование проектов
- Выясним, для чего необходимо делать технико-экономическое оьоснование (ТЭО) проектов в сфере АСУ ТП, будь то создание новой или расширение существующей системы.
- Изучаем требования к выполнению и оформлению ТЭО, его составные части. Учимся оценивать такие показатели проекта автоматизации, как: уровень качества и функционал, эффективность и прибыльность. Разбираемся в том, как спланировать работы по разработке и внедрению АСУ ТП и соответствующие затраты.
- В процессе изучения этих вопросов вы потренируетесь самостоятельно разрабатывать отдельные разделы ТЭО.
- Тренируем практический навык разработки технического задания, который необходим при создании новой или расширении существующей АСУ ТП.
- Узнаем нормативные требования, стандарты и рекомендации к подготовке технического задания. Разберем структуру технического задания и выясним, какие данные необходимы для его составления и где их можно взять.
- По результатам прохождения данного модуля вы самостоятельно разработаете техническое задание, которое в качестве шаблона вы сможете использовать в своей дальнейшей профессиональной деятельности.
- Для начала разберёмся с тем, что такое надежность, безотказность, работоспособность, долговечность и ремонтопригодность системы. Подробно рассмотрим основные показатели надежности АСУ и методы оценки надежности (расчётный, расчетно-экспериментальный и экспериментальный).
- Затем научимся анализировать результаты расчета надежности системы и делать выводы о достаточности или недостаточности полученного уровня надежности. Изучим методы технического диагностирования систем автоматического управления и поиска неисправностей, рассмотрим влияние периодичности диагностических циклов на показатели надежности восстанавливаемых систем .
- В заключении научимся оформлять документ «Проектная оценка надежности».
- Учимся выстраивать архитектуру АСУ ТП: расскажем об основных подходах к выбору наиболее оптимальной архитектуры системы автоматизации и подбору оборудования АСУ ТП с учетом требований по надежности, безопасности и экономической эффективности.
- Далее мы изучим основные этапы разработки проектной документации, требования законодательства к составлению проектных документов и дадим практичекие рекомендации по их разработке.
- Изучаем процесс разработки проекта для АСУ ТП и АСУП и подготовки сопроводительной документации к нему с учетом требований применимого законодательства.
- Начнём с определения того, что необходимо учитывать при проектировании АСУ ТП и какие нормативные требования, стандарты и рекомендации существуют. Рассмотрим основные этапы создания АСУ ТП. Далее ознакомимся с основными документами, которые потребуется разработать при проектировании АСУ ТП и их основными разделами. Мы выясним, как подойти к формированию данных разделов: что предстоит сделать своим силами и что для этого понадобится, а что нужно запросить у коллег и подрядных организаций.
- В этом модуле тренируем практические навыки проектирования АСУ ТП. Вы выполните практический проект для своего портфолио: самостоятельно разработаете проектную документацию на АСУ ТП в AutoCad для учебного процесса производства виноматериала. Для этого вы используете собственные наработки, которые вы делали в рамках изучения модулей "Техническое задание на проектирование АСУ ТП" и "Архитектурирование АСУ ТП".
- Наши эксперты расскажут, как проводить авторский надзор при монтаже и пусконаладке оборудования АСУ ТП, как анализировать полученную в результате испытаний информацию, оформлять полученные результаты испытаний документально.