Проектирование АСУТП

Проектирование представляет собой сложный творческий процесс, направленный на создание или реконструкцию материальных объектов (предприятий, аппаратов и агрегатов, систем автоматического управления, приборов и т. д.). Проект — это комплекс технической документации, необходимой для строи­тельства, изготовления и пуска в эксплуатацию 'материального объекта, предназначенного для выпуска продукции с заданными показателями качества. Проект предприятия отрасли включает комплекс технической документации, в состав которой входят пояснительная записка и графический материал (чертежи, схемы, графики и т. д.).

Пояснительная записка содержит сведения и расчетные данные по технологической, строительной, холодильной, энергетической частям, автоматизации, водоснабжению, канализации, отоплению и вентиляции, жилищному и культурно-бытовому строительству, а также организации строительства.

Каждый проект предприятия содержит раздел автоматизации технологических процессов. Проектная документация на систему автоматизации содержит графические материалы: структурные схемы контроля и управления; функциональные схемы, автоматизации; принципиальные электрические и пневматиче­ские схемы; схемы внешних соединений, чертежи общих видов щитов и пультов; монтажные схемы щитов и пультов. Эта до­кументация обеспечивает возможность заказа технических средств автоматизации, осуществление монтажных и наладочных работ, эксплуатацию систем автоматизации, а также оценку стоимости технических средств, их монтажа.

Задание на проектирование систем автоматизации технологических процессов содержит следующие данные: основание для проектирования; наименование предприятия и перечень автоматизируемых отделений, цехов, аппаратов и агрегатов; этапы проектирования; технологические схемы производства по отдельным видам продукции с перечней применяемого оборудования, а также коммуникаций для продукта, теплоносителя и т. д.; номенклатуру контролируемых и регулируемых технологических параметров с указанием их номинальных значений и допустимой точности измерения; материалы, содержащие математические модели статики и динамики объектов автоматизации, необходимые для расчета параметров систем автоматического управления, в частности максимальное значение регулируемой величины, величина перерегулирования, быстродействие, допустимая ошибка регулирования, запас устойчивости по амплитуде, фазе и пр.; чертежи отделений и цехов с указанием места расположения технологического оборудова­ния и трубных коммуникаций, а также щитов и пультов управления; чертежи автоматизируемого технологического оборудова­ния с конкретизацией мест установки технических средств авто­матизации; строительные чертежи отделений и цехов; схемы энергоснабжения, силового питания и управления электриче­скими двигателями; схемы водоснабжения и воздухоснабжения; особые условия (взрывоопасность, пожароопасность помещений и т. д.).

Разработка системы автоматизации производства начинается с разработки системного проекта. Фактически на этом этапе формулируется ответ на вопрос: «Что должна делать разрабатываемая система?» Именно здесь находится ключ к успеху всего проекта автоматизации. В практике создания больших программных систем известно немало примеров неудачной реализации проектов именно из-за неполноты и нечеткости определения системных требований. На этапе разработки системного проекта определяются:

- архитектура системы, ее функции, внешние условия ее функционирования, распределение функций между аппаратной и программной частями;

- интерфейсы и распределение функций между человеком и системой;

- требования к программным и информационным компонентам системы, необходимые аппаратные ресурсы, требования к базе данных, физические характеристики компонент системы, их интерфейсы;

- состав людей и перечень работ, имеющих отношение к системе;

- ограничения в процессе разработки (директивные сроки завершения отдельных этапов, объем имеющихся ресурсов, перечень организационных процедур и мероприятий, обеспечивающих защиту информации).

Системный проект строится на основе модели «как должно быть» и предполагает создание функциональной модели будущей системы в соответствии с одним из общепринятых стандартов, например, IDEFO или IDEF3), информационной модели, например в соответствии со стандартом IDEF1X, а также разработку технического задания на создание автоматизированной системы (например, согласно ГОСТ 34.602-89).

Используя системный проект осуществляют:

- составление перечня автоматизированных рабочих мест (АРМ) предприятия и способов взаимодействия между ними;

- анализ применимости существующих систем управления предприятиями для решения поставленных задач и формирование рекомендаций по выбору одной из таких систем;

- совместное с заказчиком принятие решения о выборе конкретной системы управления предприятием или разработке собственной системы;

- разработка требований к техническим средствам;

- разработка требований к программным средствам;

- разработка предложений по этапам и срокам автоматизации.

Разработка технического проекта включает два подэтапа:

1. Проектирование архитектуры системы, включающее разработку структуры и интерфейсов ее компонент (автоматизированных рабочих мест), согласование функций и технических требований к компонентам, определение информационных потоков между основными компонентами, выявление связей между ними и внешними объектами.

2. Детальное проектирование, включающее разработку специ­фикаций каждой компоненты, разработку требований к тестам и планаинтеграции компонент, а также построение моделей иерархии программных модулей и межмодульных взаимодействий и проектирование внутренней структуры модулей.

При этом происходит расширение системного проекта за счет:

- его уточнения;

- построения моделей АРМ, включающих подсхемы информационной модели и функциональные модели, ориентированные на эти подсхемы вплоть до идентификации конкретных сущностей информационной модели;

- построения моделей межмодульных и внутримодульных взаимодействий с использованием техники структурных карт.

В случае разработки собственной системы последующие этапы разработки являются традиционными: по спецификациям технического проекта осуществляется программирование модулей, их тестирование и отладка, а далее последующая комплексация в АРМ и в систему в целом.