Программно-аппаратный комплекс «Титан»

Осознавая стратегическую значимость задач по модернизации производства, энерго- и ресурсосбережению, сокращению издержек и повышения конкурентоспособности выпускаемой продукции на внешних рынках, компания «Энситех», имеющая более чем двадцатилетний опыт в области разработки и внедрения систем комплексной автоматизации, производства  оборудования для энергосбережения, разработала  и предлагает к внедрению программно-аппаратный комплекс (ПАК) «Титан». ПАК «Титан», объединяющий информационно-управляющую (ИУС)  и информационно- аналитическую (ИАС) системы,  обеспечивает системный подход к управлению качеством продукции, в соответствии с международными стандартами ИСО серии 9001, и позволяет достичь заданный технический уровень продукции, снижение  её дефектности, что приведёт к расширению рынков сбыта предприятия и в конечном итоге к улучшению его экономического положения.
  ПАК «Титан»  построен по иерархическому принципу, имеет следующие  уровни и подуровни:

Информационно-управляющая система «Титан» включает:

  • Полевой уровень, включающий два подуровня:
  • Подуровень датчиков, исполнительных механизмов и аппаратов, счётчиков электроэнергии, расхода воды и других измерительных средств, преобразователей частоты, микропроцессорных терминалов релейной защиты и автоматики;
  • Подуровень промышленных контроллеров управления;
  • Уровень связи, представляющий собой  каналообразующую  и маршрутизирующую аппаратуру, канальные и кабельные сети.

Информационно-аналитическая система «Титан» включает:

  • Уровень вычислительных ресурсов: серверов и автоматизированных рабочих мест (АРМ-ов).

 

 Структура программно-аппаратного комплекса «Титан»

  ИУС «Титан» выполняет следующие  функции:

• Управляющие:

  • автоматическое, в соответствии с заданным  режимом, управление технологическими процессами. Автоматическое управление осуществляется на базе разработанных программно-аппаратных модулей с использованием контроллеров КУ-04,  выпускаемых нашей компанией.
  • диспетчерское  управление с АРМа  диспетчера:

           ─ выбор режимов управления  - автомат/диспетчер;
           ─ управление оборудованием –  вкл./откл. (больше/меньше) и т.п.
           ─ ввод управляющих параметров – уставок управления и защиты.

• Функции защиты и блокировок

  • защита электротехнического,  технологического оборудования  и технологических режимов от ненормальных и аварийных  режимов;
  • защита от несанкционированного доступа на объекты;
  • блокировка включения - недопустимость включения после сработки устройства защиты

• Информационные:

  • сбор и обработка полученной  информации в реальном времени;
  • визуализация текущих энергетических и технологических параметров: данные об энергопотреблении э/приводами– мощность, ток и т.д., состояние технологического оборудования – работа (режимы: местный, дистанционный, диспетчерский и автоматический), авария, ремонт;
  • автоматический мониторинг требуемых параметров, характеризующих режимы работы технологического оборудования, его состояние, технологических процессов  и системы в целом;
  • ведение базы данных реального времени (телеизмерения и  события);
  • сбора и хранения данных, требуемых для анализа;
  • сигнализация о ненормальных и аварийных режимах, управление сообщениями о ненормальных режимах и аварийных событиях (передача SMS-сообщений указанному эксплуатационному персоналу);
  • поддержка принятия решений при ненормальных и аварийных режимах – выдача инструкций диспетчеру;
  • текущий (краткосрочный) тренд отклонения от заданного значения технологического  параметра(отображается при ненормальных режимах);
  • ведение журналов: телеизмерений и событий (ненормальных и аварийных режимов, действий оператора и т.д);
  • генерация  рапортов и отчётов;
  • осуществление сетевого взаимодействия между АРМами;
  • осуществление информационного обмена с контроллерами нижнего уровня других производителей через OPC-сервер или по протоколу Modbus RTU;
  • осуществление информационного обмена с базами данных других производителей через ODBC.

• Сервисные:

  • диагностика работы аппаратной, канальной и программной частей программно-аппаратного комплекса;
  • регистрация, архивирование и документирование отказов и нарушений правильного  функционирования системы;
  • дистанционное конфигурирование, настройка;
  • управление  правом доступа;
  • защита от потери информации (эксплуатация БД), информационная безопасность.

 
Информационно-аналитическая  система «Титан»
Основные функции информационно-аналитической системы «Титан»:

• Статистическое управление технологическими процессами;

  • Статистический контроль качества технологических процессов;
  • Статистический контроль стабильности технологических процессов;

• Анализ технико-экономических показателей эффективности технологических процессов: суммарных энергетических и удельных затрат, сравнение плановых и фактических показателей.

  • Анализ структуры энергетических  затрат по направлениям использования;
  • Анализ удельных энергетических затрат;

• Анализ эффективности использование технологического оборудования  – сравнение плановых и фактических показателей.
• Анализ видов, критичности и последствий ненормальных и аварийных режимов технологических процессов.


В программно-аппаратном комплексе «Титан»  реализованы следующие АРМы:

• Оператора/диспетчера, выполняющего следующие функции:

  • отображение   на мнемосхемах параметров, характеризующих режим и состояние  технологического объекта;
  • сообщения об  отклонениях и аварийных событиях,  квитирование их. Появление указанных  сообщений сопровождается инструкциями по поддержке принятия решений при аварийных и ненормальных режимах и событиях.
  • телеуправление технологическими объектами;

• Гл. энергетика выполняющего следующие функции:

  • журнал телеизмерений энергетических параметров;
  • журнал отклонений энергетических параметров от заданных;
  • журнал действий(сработок) РЗиА;
  • комплексный журнал телеизмерений энергетических параметров и всех событий;
  • комплексный журнал по отклонениям энергетических параметров и аварийным событиям, связанным с энергетическим оборудованием;
  • балансы по учётным энергетическим параметрам (баланс мощностей и энергии - как проверка  на достоверность или несанкционированное потребление);
  • отчёт по учетным энергетическим параметрам за выбранные промежутки времени;
  • отчёт по аварийным событиям и действиям РЗиА за выбранные промежутки времени;
  • отчёт по отклонениям и аварийным событиям и действиям РЗиА за выбранные промежутки времени;
  • карта использования энергетического оборудования и статистический анализ показателей за выбранные промежутки времени;
  • статистический анализ энергетических параметров;

           - гистограммы событий (отклонения энергетических параметров от заданных значений и аварийные события);
           - типические графики энергетических параметров;

  • мониторинг состояния и управление техническим обслуживанием энергетического оборудования;

• Главного технолога выполняющего следующие функции:

  • журнал телеизмерений технологических параметров и температуры окружающего воздуха;
  • журнал отклонений технологических параметров от заданных;
  • комплексный журнал телеизмерений технологических параметров и всех событий;
  • комплексный журнал по отклонениям и аварийным событиям;
  • баланс по учётным технологическим параметрам (баланс подъёма и  потребления воды - как проверка на достоверность или несанкционированное потребление);
  • отчёт по учетным технологическим параметрам за выбранные промежутки времени;
  • отчёт по технологическим отклонениям и аварийным событиям за выбранные промежутки времени;
  • статистический анализ технологических параметров;

           - гистограммы событий (отклонения технологических параметров от заданных значений и аварийные события);
           - типические графики технологических параметров;

  • мониторинг состояния технологического оборудования и управление его техническим обслуживанием;

• Главного инженера/ директора выполняющего следующие функции:

  • отчёт по учетным технологическим и энергетическим параметрам за выбранные промежутки времени;
  • отчёт по технологическим и энергетическим отклонениям,  аварийным событиям  за выбранные промежутки времени;
  • технико-экономический анализ производственный деятельности предприятия;

• Системного администратора системы, реализующего следующие функции:

  • диагностический  журнал системы;
  • журнал логинов;
  • управление доступом;
  • проект;

 
Методология внедрения программно-аппаратного  комплекса  «Титан»  предусматривает реализацию следующих этапов:

1.Нулевой этап (преддоговорной).
1.1. Определение конкретных целей  и задач внедрения комплекса.
1.2. Обследование:

  • обследование предприятия
  • собрание с участием руководителей предприятия;
  • интервьюирование специалистов предприятия;
  • составление отчета;
  • утверждение отчета.

1.3. По результатам  обследования

  • уточняются цели проекта;
  • определяются исходные данные для технического задания (ТЗ);
  • предварительно оцениваются  объем работ, сроки и, следовательно, стоимость проекта.

2. Организационный этап (преддоговорной).
2.1. Утверждение регламентов:

  • порядок проектирования и реализации проекта
  • порядок внесения изменений в проектные документы.
  • сдачи-приемки работ;

2.2. Организация проектирования и реализации проекта (два уровня):

  • управляющий комитет (1-ое лицо заказчика или его заместитель и представитель исполнителя). Совещания - 1 раз в месяц. Определяют стратегию, выделяют ресурсы;
  • рабочий комитет (руководители среднего звена и представители Исполнителя). Совещания - 1 раз в неделю. Планируют, организуют и контролируют работы;

3. Проектирование (этапы с 3 по 5включительно - договорные).          

  • планирование проектных работ.
  • составление технического  задания на детальное предпроектное  обследование в соответствии с утвержденным регламентом.
  • проведение детального предпроектного обследования

в соответствии с утвержденным регламентом.

  • специалисты исполнителя составляют ТЗ;
  • заказчик утверждает ТЗ.
  • выполнение проектирования.
  • уточнение состава оборудования и объёма работ, стоимости и сроков внедрения.
  • согласование и утверждение проекта.

4. Внедрение.

  • планирование работ по внедрению комплекса.
  • монтаж аппаратной части комплекса.
  • наладка и тестирование ИУС «Титан».
  • обучение персонала Заказчика.
  • сдача ИУС «Титан» в опытно-промышленную эксплуатацию.
  • сдача ИУС «Титан» в промышленную эксплуатацию.
  • предварительная статистическая обработка данных, полученных с уровня ИУС «Титан».
  • настройка математических моделей ИАС «Титан».
  • настройка аналитических инструментов ИАС «Титан».
  • тестирование математических моделей и аналитических инструментов ИАС «Титан».
  • обучение персонала Заказчика применению математических моделей и аналитических инструментов в ИАС «Титан».
  • опытно-промышленная  эксплуатация ИАС «Титан» и комплекса в целом.
  • сдача программно-аппаратного  комплекса  «Титан»  в промышленную эксплуатацию.

5. Гарантийное  и постгарантийное  сопровождение эксплуатации программно-аппаратного  комплекса  «Титан»  

  • регистрация и обслуживание заявок на устранение неисправностей оборудования и  программного обеспечения программно-аппаратного  комплекса  «Титан»  с помощью электронного портала технической поддержки в сети Интернет.
  • оперативное консультирование пользователей по телефону (действует горячая линия) или по электронной почте по вопросам эксплуатации оборудования и программного обеспечения;
  • консультирование специалистов Заказчика по вопросам функционирования программного обеспечения с выездом к Заказчику;
  • оперативное устранение неполадок в функционировании системы;
  • обновление программного обеспечения и документации после устранения неполадок;
  • изменение конфигурации системы в связи с новыми требованиями Заказчика.

 Экранные формы (скриншоты), поясняющие функциональность информационно – управляющей системы программно-аппаратного комплекса «Титан», на примере комплексной  автоматизации систем водоснабжения и водоотведения.
  Визуализация текущих технологических параметров осуществляется с помощью мнемосхем, состоящей из мнемосимволов объектов управления, представляющей в динамике изменения их состояния и режимов, с указанием цифровых значений технологических параметров, существенных для контроля режимов и состояния оборудования.  При отклонении технологических параметров от норм, срабатывании защит  и т.п.- на соответствующей событию мнемосхеме появляются текстовые тревожные сообщения, поддержанные звуковым сигналом. Подтверждение приёма этих сообщений (квитирование) осуществляется оператором. Параллельно с  этим,  для эффективного устранения ненормальных и аварийных режимов, сокращения времени простоя технологического оборудования, с  АРМа оператора/диспетчера автоматически отправляется  SMS-сообщение указанному эксплуатационному персоналу с указанием времени, места и типа аварийного или ненормального режима.  Для  повышения эффективности действий оператора/диспетчера и с целью минимизации потерь от аварийных и ненормальных режимов на экране  появляется соответствующая этому аварийному/ненормальному  режиму инструкция с перечнем требуемых операций, которые необходимо выполнить оператору/диспетчеру.
Примеры  главного экрана информационно-управляющей системы.
  Все экранные формы организованы таким образом, чтобы обеспечить:

  • наглядность изображения;
  • высокую информативность;
  • удобство навигации;
  • низкую утомляемость оператора;

 

 Визуализация текущих энергетических и технологических параметров, с расширенным (полным) набором данных, в правой части экрана.

 


 

 

 Визуализация текущих энергетических и технологических параметров с открытым окном телеуправления в правой части экрана.

 

 

 Визуализация текущих энергетических и технологических параметров, с открытым окном сообщений о ненормальных и аварийных режимах, в правой части экрана. Не квитированное сообщение выделяется красным цветом.

 

 

 После квитирования сообщение меняет цвет и можно перейти на мнемосхему, содержащей объект, на котором произошли или происходят ненормальные или аварийные режимы.

 

 

 В случае необходимости оператор/диспетчер может вызвать инструкцию, содержащую порядок действий при ненормальных или аварийных режимах.

 

 

  Экранные формы (скриншоты), поясняющие функциональность информационно –аналитической системы программно-аппаратного комплекса «Титан», на примере комплексной  автоматизации систем водоснабжения и водоотведения.
 Телеизмерения, все аварийные и ненормальные режимы, действия оператора/диспетчера регистрируются в соответствующих журналах.   Для снижения времени доступа к необходимой информации, вышеперечисленные  журналы  позволяют использовать фильтры для выборки требуемых  данных из них.
То есть,  просмотр необходимой информации осуществляется через следующие  фильтры:

  • по времени: с.. по;
  • с шагом усреднения или суммирования;
  • по типу объекта;
  • по типу события;
  • комбинированный фильтр, составленный из ранее перечисленных фильтров;

 Программное обеспечение  информационно-аналитической системы «Титан» позволяет представлять исторические значения контролируемых параметров в виде таблиц и графиков. Выбор параметров  подлежащих визуализации в виде таблиц и графиков  осуществляется пользователем из предложенного списка, возможна визуализация в одном окне графиков (до шести).
 Одним из основных способов обобщения и сжатия статистической информации является группировка данных или построение ряда распределения. Достаточно простая и компактная группировка данных позволяет быстро выявить основные тенденции в структуре частотного распределения событий и значений технологических параметров. Ряд распределения можно представить в виде таблицы или гистограмм (столбиковых диаграмм). Выбор параметров и событий, подлежащих визуализации в виде гистограмм осуществляется пользователем из предложенного меню. Наиболее легко интерпретируется гистограмма интервальных значений измерений, которая позволяет провести быстрый визуальный анализ основных характеристик частотного распределения: частота появления того или иного интервального значения, наибольшего и наименьшего значений технологического параметра, частоту выхода за допустимые пределы и другие статистические характеристики.  Основное назначение гистограммы интервальных значений измерений – база для оценки качества и устойчивости технологических процессов. Не меньшую важность имеет гистограмма ненормальных и аварийных событий (режимов). Частота появления  дифференцирована  по видам ненормальных и аварийных событий. Анализ подобной гистограммы позволяет оценить масштаб финансовых потерь (убытков) от подобных событий, разработать  мероприятия по снижению частоты их появления, ранжируя, исходя из их инвестиционной привлекательности.

Примеры  главного экрана информационно-управляющей системы.
В левой верхней части экрана расположено «дерево» журналов, позволяющие пользователю быстро выбрать необходимый журнал, а  левой нижней расположен вышеописанный фильтр.  Для последующей аналитической обработки пользователь задаёт допустимые граничные значения и  значение параметра регулирования (стабилизируемое значение),  которое необходимо поддерживать в заданных граничных значениях.

 

 

 Графики изменения среднего, огибающих максимальных и минимальных значений, с нанесёнными на них граничными  и стабилизируемым значениями позволяют быстро, визуально, оценить качество и устойчивость технологических процессов.

 Граничные значения обозначены красным цветом, а стабилизируемое значение синим.  


Для последующего глубокого анализа качества технологических процессов строится гистограмма интервальных значений измерений.

 

 

 Гистограмма  всех аварийных и ненормальных событий.

 

 

 Гистограмма, отражающая 80%(процент отражаемых событий настраивается пользователем)  аварийных и ненормальных событий.

 

 

 На основании полученных гистограмм строится диаграмма убыточности, на которой каждому типу событий в совокупности, соответствует значение финансовых потерь (убытков).  Отношение значения финансовых потерь к стоимости    технических мероприятий, предназначенных для устранения или, в крайнем случае, снижения количества, того или иного типа, аварийных или ненормальных событий, определяет прогнозный срок окупаемости выбранных мероприятий. В дальнейшем анализируя динамику изменения гистограммы аварийных или ненормальных событий, можно реально оценить эффективность внедрённых технических мероприятий.