Проектирование автоматизации АСУ ТП

Наша компания занимается проектированием и разработкой Автоматизированных Систем Управления Технологическими Процессами (АСУ ТП). Проекты автоматизации в нашей компании разрабатывают лучшие специалисты с большим опытом работы со сложными проектами. Разработка проектной документации выполняется в строгом соответствии с действующими нормами и правилами.

Проектирование производственных систем Автоматизации неразрывно связано с технологическими процессами и логикой работы агрегатов, поэтому в работу по проектированию систем управления бывают вовлечены как Проектная организация, Представители заказчика, так и разработчики и производители промышленного оборудования, производственных линий и агрегатов. Необходимо параллельно проектировать автоматику сопутствующих и вспомогательных инженерных систем.

При проектировании Автоматизации АСУ ТП наша задача учесть весь возможный функционал технологического оборудования. Разработать алгоритмы в стандартных ситуациях недостаточно, необходимо проработать реакцию системы в нештатных ситуациях.

Отрасли промышленности, где необходима автоматизация Технологических Процессов

Вот неполный перечень производств, где необходима разработка автоматизации АСУ ТП:

• Конвейеры, автоматические линии;
• Энергогенерирующие производства, Электростанции, ТЭЦ и т.д.;
• Нефтегазовая добывающая и перерабатывающая отрасли;
• Промышленные роботы, манипуляторы;
• Станки и линии с числовым программным управлением;
• Технологические линии пищевой промышленности;
• Объекты логистики и транспортной инфраструктуры.

Для чего нужна разработка АСУ ТП?

Как правило технологический процесс происходит в специальном оборудовании, оно в свою очередь выполняет некие манипуляции с перерабатываемыми веществами и материалами, так что первый ответ на вопрос очевиден — без разработки системы автоматизации оборудование просто не будет работать. Иными словами, любое технологическое оборудование включается, выключается и управляется от системы автоматизации. Другие цели автоматизации могут быть достигнуты если мы говорим о разработке качественной и надежной системы АСУ ТП:

• Стабильное предсказуемое качество выпускаемой продукции. Точность поддержания параметров процесса и контроль на всех этапах делают колебания в параметрах продукта минимальными;
• Оптимизация самого технологического процесса. Технологический процесс может протекать по-разному и на любом производстве есть узкий диапазон параметров, когда процесс по-настоящему эффективен — затраты ресурсов минимальны, качество продукта высокое, характеристики продукции находятся в заданных пределах;
• Снижение нагрузки на персонал. Современные системы автоматизации берут на себя все больше функций, во-первых, это снижает опасность от неверных действий операторов, во-вторых, освободившийся персонал может выполнять другие производственные задачи. Глобальная автоматизация в совокупности со специально разработанной диспетчеризацией позволит уменьшить количество сотрудников и тем самым снизить издержки в расчете на единицу изготавливаемой продукции;
• Автоматизированный контроль всех параметров технологического процесса. Контроль параметров на всех этапах процесса, например температура, давление, вязкость и т.п. помогут оперативно скорректировать алгоритмы производства и снизят риски выхода из строя оборудования и других нештатных ситуаций. Тоже своего рода экономия;
• Снижение потребления ресурсов. Максимально эффективные алгоритмы сделают потребление энергоресурсов и сырья близким к теоретическому минимуму. Это в свою очередь помимо экономии ведет к улучшению экологичности производства.

Разработка концепции проекта АСУ ТП

Грамотный проектировщик перед началом непосредственно разработки проекта должен по имеющимся данным и Техническому Заданию (ТЗ) заказчика выбрать основное оборудование и концепцию будущей системы автоматизации АСУ ТП. Система автоматизации состоит из контроллеров, датчиков и исполнительных устройств, еще называемых приводами. Мы в своих проектах применяем только проверенное, надежное оборудование таких брендов как: ABB, Allen-Bradley, Beckhoff, Chint, Danfoss, DEKraft, Delta Electronics, DKC, Eaton Moeller, EKF, ESQ, Finder, General Electric, Grundfos, Honeywell, IEK, Johnson Controls, Legrand, Matrix, Omron, Phoenix Contact, Pixel, Rittal, Segnetics, Siemens, Systeme Electric (Schneider Electric), TDM Electric, VEDA MC, Wago, Weintek, Wilo, Wohner (Woehner), Контактор, КЭАЗ, Метэл, МЗТА, Овен и др.

Контроллеры устанавливаются в шкафы автоматизации вместе с сопутствующим оборудованием (реле, клеммники, автоматические выключатели и т.п.) На дверь шкафов обычно устанавливают различные устройства для взаимодействия с оператором. Эти устройства выполняют функцию: Human-machine interface (HMI). Это могут быть индикаторные лампы разных цветов, кнопки и переключатели. В современных шкафах автоматизации популярны используют сенсорные графические панели с промышленной степенью защиты (от IP 54 и выше).

Шкафы соединяются между собой с помощью промышленных протоколов связи таким как: Modbus, Profibus, LonWorks, BACnet, CANopen, Ethernet, ArcNet, ASI, BitBus, ControlNet, DeviceNet, FDDI, FF, FIP, Foundation Fieldbus, Interbus, SDS, Seriplex, WorldFIP и др. Выбор протокола связи может быть продиктован подбором оборудования или если оно поддерживает несколько способов связи, тогда проектировщик должен выбрать основной интерфейс для будущего проекта.

Наличие системы диспетчеризации (SCADA) может радикально повлияет на этот выбор, ведь центральной точкой, где принимаются данные от датчиков и шкафов и формируются управляющие сигналы станет сервер диспетчеризации. На сегодняшний день существуют различные преобразователи интерфейсов, а OPC серверы, работающие совместно со SCADA ПО как правило поддерживают несколько протоколов связи.

Частный случай автоматизации АСУ ТП — это системы КИПиА — Контрольно Измерительные Приборы и Автоматика. Упрощенный вариант это — релейная автоматика, вполне работоспособный вариант, когда речь не идет о сложных алгоритмах и промежуточных вычислениях с помощью контроллеров.

Датчики и сенсоры АСУ ТП

Основная задача, стоящая перед проектировщиком систем управления — собрать все необходимые данные от датчиков, обработать в соответствии с алгоритмом и выдать управляющие сигналы на исполнительные устройства.

Выбор датчиков может быть продиктован непосредственно закупленным технологическим оборудованием, часто они входят в комплект поставки и уже установлены. Тем не менее проектировщик может добавить датчики для лучшего контроля производственных процессов, это в свою очередь позволит применить более гибкие алгоритмы управления.

Наиболее популярны следующие виды датчиков: абсолютного давления, перепада давления, температуры, расхода вещества, pH, уровня кислорода, сигнализаторы уровня, измерители уровня вещества, плотности, вязкости, густоты, оптические сенсоры, тахометры, измерители напряжения и тока и т.д.

Все чаще применяются датчики и исполнительные устройства с цифровой передачей данных Modbus, например.

Исполнительные устройства и приводные системы

Как уже было сказано ранее, автоматизация АСУ ТП заключается в обработке сигналов от датчиков с последующей обработкой информации и корректировкой положения исполнительных устройств. Их можно классифицировать по принципу действия:

• Гидравлические;
• Пневматические;
• Механические;
• Электрические;
• Электронные;

Для работы с электродвигателями наши разработчики применяют: частотные преобразователи, устройства плавного пуска, при большом пусковом токе иногда используют переключение схем звезда-треугольник для снижения пускового тока.

Нюансы проектирования АСУ ТП

Зачастую приходится иметь дело с оборудованием разных производителей и работающее на разных протоколах связи. Наши разработчики выбирают наиболее подходящие протоколы и по необходимости используют преобразователи интерфейсов Moxa и др.

Если необходимо использовать аналоговые сигналы, то стандарт 4-20 мА лучше подходит, он более точный чем 0-10В, т.к. на него не влияют сопротивления кабелей и падение напряжения.

На любом производстве большое количество мощных электродвигателей и других источников электромагнитных помех. Современные электронные устройства (датчики, контроллеры, преобразователи и т.п.) в свою очередь очень чувствительны к радиоволновым излучениям, колебаниям питающих напряжений и т.п. Поэтому важно надежно разделить силовую часть производства и систему автоматизации. Для этого разработчику необходимо предусмотреть в проекте:

• защиту от электромагнитного излучения;
• экранированные кабели и оборудование;
• качественное заземление в соответствии с Главой 1.7. ПУЭ;
• на взрывоопасных объектах систему уравнивания потенциалов в соответствии с Разделом № 13 СП 423.1325800.2018;
• для взрывоопасных объектов молниезащиту и защиту от статического электричества в соответствии с Разделом 7.3 ПУЭ и Разделом 14 СП 423.1325800.2018;
• гальванические развязки;
• барьеры искрозащиты;
• высокостабильные, надежные источники питания.

К оборудованию Промышленной Автоматизации предъявляют повышенные требования, в части защиты от пыли, агрессивных сред, перепадов температур, вибраций, электромагнитных помех. Для этого наши разработчики используют оборудование со степенью защиты IP54 и выше.

Шкафы и щиты автоматизации, устанавливаемые вне помещения, мы обеспечиваем встроенной системой поддержания температуры, т.е. с автоматическим нагревателем и охладителем.

Если на производстве применяются взрывоопасные вещества, то необходимо использовать в проекте только соответствующее оборудование. Уровень взрывозащиты (искрозащиты) зависит от применяемых на производстве веществ и регламентирован п.п. 5.3. СП 423.1325800.2018. Далее выбираем тип взрывозащиты шкафов и другого оборудования автоматизации (1 Exe, 0 Exia, 1 Exd, Exd IIB, Exd IIC, Exed IIC и др.) в соответствии с Приложением Б СП 423.1325800.2018.

Мы рекомендуем выполнять проектные работы комплексно, например совместно с АСУ ТП выполняется проект технологических трубопроводов и электроснабжения.

Состав проектной документации на систему АСУ ТП

Проект автоматизации АСУ ТП является частью Раздела №5 «Сведения об инженерном оборудовании, о сетях и системах инженерно-технического обеспечения» общего пакета проектной документации. Это закреплено в п.п. I.3(1).д Постановления Правительства РФ № 87 от 16.02.2008 г. Это же постановление предписывает включать в проектную документацию АСУ ТП:

• п.п. 22.Л. в текстовой части: описание автоматизированных систем, используемых в производственном процессе, — для объектов производственного назначения;
• п.п. 22.Х. в графической части: схему автоматизированного управления технологическими процессами.

Ниже перечислен полный список что может быть включено в комплект разрабатываемой проектной документации по автоматизации АСУ ТП:

• Технические условия (при наличии);
• Техническое задание;
• Пояснительная записка;
• Структурные схемы;
• Принципиальные схемы, разрабатываемые по ГОСТ 21.208-2013;
• Схемы электрических подключений;
• Схемы шкафов автоматизации с компоновкой контроллеров, оборудования и нумерацией клемм;
• Кабельный журнал;
• Спецификация, разработанная в соответствии с Разделом №4 ГОСТ 21.110-2013;
• Задания смежным проектным организациям;
• Программы на контроллеры и Диспетчеризацию SCADA;
• Проект Производства Работ ППР (по необходимости);
• Методика комплексных испытаний в соответствии с п.п. 2.3 ГОСТ 34.603-92;
• Методика приемочных испытаний в соответствии с п.п. 4 ГОСТ 34.603-92;
• Инструкция по эксплуатации и сервисному обслуживанию.

Это, пожалуй, наиболее полный перечень документов, в реальности необходимы и предусматриваются договором 70-80% из них.

Отзывы клиентов

Этапы и стадии выполнения проектных работ по автоматизации АСУ ТП

Правильная последовательность действий при проектировании автоматизации АСУ ТП необходима для разработки качественного проекта. Ниже приведены основные этапы с ориентировочными сроками выполнения:

Таком образом средняя продолжительность проектирования автоматизации АСУ ТП составляет 1-2,5 месяца. Поскольку чертежами, текстовой частью и разработкой программ занимаются разные наши специалисты, то различные стадии выполняются параллельно. В проектировании с разработкой программ обычно вовлечено не менее 4 специалистов.

Перспективные алгоритмы АСУ ТП

Некоторые задачи могут быть решены с бо́льшим успехом, не заранее разработанным алгоритмом, а с помощью нейросетей и машинного обучения. Например, такая система может контролировать качество изделий, движущихся по линии конвейера, на основе заданных основных параметров выбраковки и собранной за время машинного обучения статистики.

Приблизительное построение системы Промышленной нейросети:

• Сенсоры собирают все необходимые данные, отправляют на сервер, который фиксирует все данные по времени и другим сопутствующим условиям;
• Видеокамеры ведут съемку с высоким разрешением и необходимой цветопередачей. Как правило необходим источник света с определенной цветовой температурой;
• На сервере все данные сохраняются с максимальным для дальнейшей обработки качеством, без сжатия;
• Программа, запущенная на сервере, в тестовом режиме, обрабатывает все данные и делает промежуточные выводы, оператор просматривает и по необходимости корректирует выводы программы, т.е. обучает её;
• После обучения программы получаем по сути комплекс способный на основе накопленных статических данных принимать собственное решение, т.е. Искусственный Интеллект (ИИ).

Нормы и правила разработки АСУ ТП

Все подбираемое в процессе проектирования технологических систем оборудование должно быть сертифицировано для использования в данной сфере. Начиная с разработки ТЗ, в процессе проектирования и на этапе сдачи необходимо руководствоваться действующими нормами и правилами, ниже перечислены основные из них:

• ГОСТ 19.101-77 (ЕСПД) Межгосударственный стандарт. Единая система программной документации. Виды программ и программных документов. Дата введения 01.01.1980 г.
• ГОСТ 2.102-2013 (ЕСКД) Межгосударственный стандарт. Единая система конструкторской документации. Виды и комплектность конструкторских документов. Дата введения 01.06.2014 г.
• ГОСТ 21.110-2013 Межгосударственный стандарт. Система проектной документации для строительства. Спецификация оборудования, изделий и материалов. Дата введения 01.01.2015 г.
• ГОСТ 21.208-2013 Межгосударственный стандарт. Система проектной документации для строительства. Автоматизация технологических процессов. Обозначения условные приборов и средств автоматизации в схемах. Дата введения 01.11.2014 г.
• ГОСТ 21.408-2013 Межгосударственный стандарт. Система проектной документации для строительства.
• Правила выполнения рабочей документации автоматизации
• технологических процессов. Дата введения 01.11.2014 г.
• ГОСТ 24.302-80 Межгосударственный стандарт. Система технической документации на АСУ. Общие требования к выполнению схем. Дата введения 01.01.1981 г.
• ГОСТ 24.303-80 Межгосударственный стандарт. Система технической документации на АСУ. Обозначения условные графические технических средств. Дата введения 01.01.1981 г.
• ГОСТ 34.201-2020 Информационные технологии. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Виды, комплектность и обозначение документов при создании автоматизированных систем. Дата введения 01.01.2022 г.
• ГОСТ 34.601-90 Межгосударственный стандарт. Информационная технология. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Автоматизированные системы. Стадии создания. Дата введения 01.01.1992 г.
• ГОСТ 34.602-2020 Информационные технологии. Комплекс стандартов
• на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы. Дата введения 01.01.1992 г.
• ГОСТ 34.603-92 Межгосударственный стандарт. Информационная технология. Виды испытаний автоматизированных систем. Дата введения 01.01.1993 г.
• ГОСТ Р 21.101-2020(СПДС) Национальный стандарт РФ. Система проектной документации для строительства. Основные требования к проектной и рабочей документации. Дата введения 01.01.2021 г.
• ГОСТ Р 51904-2002 Государственный стандарт РФ. Программное обеспечение встроенных систем. Общие требования к разработке и документированию. Дата введения 01.07.2003 г.
• ГОСТ Р ИСО/МЭК 33001-2017 Национальный стандарт РФ. Информационные технологии. Оценка процесса. Понятия и терминология. Дата введения 01.03.2018 г.
• ГОСТ Р 54101-2010Средства автоматизации и системы управления. Средства и системы обеспечения безопасности. Техническое обслуживание и текущий ремонт. Дата введения 01.09.2011 г.
• Постановление Правительства РФ № 87 от 16.02.2008 г. О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию. (С изменениями на 15 сентября 2023 года).
• ПУЭ 2017 Правила устройства электроустановок. Дата введения 01.01.2017 г.
• РД 50-34.698-90 Руководящий документ по стандартизации. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы.
• Автоматизированные системы. Требования к содержанию документов. Дата введения 01.01.1992 г.
• РД 50-492-84 Руководящий нормативный документ. Методика оценки научно-технического уровня АСУ. Типовые положения. Дата введения 01.01.1986 г.
• РД 50-680-88 Руководящий документ по стандартизации. Методические указания. Автоматизированные системы. Основные положения. Дата введения 01.01.1990 г.
• РД 50-682-89 Руководящий документ по стандартизации. Методические указания. Информационная технология. Комплекс стандартов и руководящих документов на автоматизированные системы.
• Общие положения. Дата введения 01.01.1990 г.
• РМ 4-223-89 Системы автоматизации технологических процессов. Требования к выполнению электроустановок систем. Автоматизации во взрывоопасных зонах. Дата введения 01.01.1989 г.
• СБЦП 81-02-22-2001 Государственный сметный норматив. Справочник базовых цен на проектные работы в строительстве. СБЦП 81-2001-22.
• Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП). Дата введения 27.01.2016 г.
• СП 256.1325800.2016 Свод правил. Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа. Дата введения 02.03.2017 г.
• СП 423.1325800.2018 Свод правил. Электроустановки низковольтные зданий и сооружений. Правила проектирования во взрывоопасных зонах. Дата введения 25.06.2019 г.
• СП 437.1325800.2018 Свод правил. Электроустановки низковольтные зданий и сооружений. Правила проектирования защиты от поражения электрическим током. Дата введения 18.06.2019 г.
• СП 76.13330.2016 (Актуализированная редакция СНиП 3.05.06-85) Свод правил. Электротехнические устройства. Дата введения 17.06.2017 г.
• СП 77.13330.2016 (Актуализированная редакция СНиП 3.05.07-85) Свод правил. Системы автоматизации Утв. приказом Министерства строительства и жилищно-коммунального хозяйства
• РФ от 20.10.2016 г. № 727/пр. Дата введения 21.04.2017 г.

Наши преимущества

Заказывая у нас разработку проекта на систему автоматизации, вы получаете ряд преимуществ:

• Гибкий подход к подбору оборудования, что послужит снижению цены будущей системы и максимальному соответствию вашим пожеланиям;
• Мы используем самые современные алгоритмы в работе системы автоматизации АСУ ТП;
• Собранную АСУ ТП можно протестировать сначала на специальном испытательном стенде, разработку такого стенда мы предлагаем, как опцию;
• Разработанный нами испытательный стенд можно использовать как тренажер для обучения персонала, отработки действий в штатном режиме и в нештатных ситуациях;
• Заказывая у нас комплексное проектирование и монтаж АСУ ТП вы получаете в подарок систему Диспетчеризации (SCADA) на 30 тегов;
• При последующем заказе монтажа, программирования и наладки систем Промышленной Автоматизации предоставляются специальные условия.

Стоимость разработки проектной документации Автоматизации АСУ ТП

В этом разделе приведены ориентировочные цены и сроки на некоторые разделы проектирования автоматизации АСУ ТП:

*Все цены ориентировочные, для более точного расчета необходимо ознакомиться с объектом.
** Сроки ориентировочные, для уточнения необходимо Техническое Задание.

Заказать проектирование автоматизации АСУ ТП в Самаре