Усовершенствованное управление технологическими процессами - SCADA системы - охватило практически все сферы промышленности от металлургии до изготовления продуктов питания. Цель, которая ставится перед таким программным обеспечением как ранее, так и в настоящее время, - обеспечение оперативного мониторинга и управления производственными ресурсами. Однако при этом не обеспечивается наиболее полное использование материалов и ресурсов, возможное только при приближении рабочих параметров технологических процессов к их граничным значениям.
Попытка настройки при помощи АСУТП режима работы оборудования, близкого к пограничному, может привести к раскачиванию внутренних и общих контуров управления, ввиду наличия большого количества переменных и их перекрестных связей. Появление новых технологий усовершенствованного управления технологическим процессом (Advanced Process Control – APC) снимает это ограничение, позволяя решать ранее недоступные задачи.
Под APC сегодня понимают широкий спектр алгоритмов, методов и инструментов управления технологическим процессом, включающий в себя элементы статистического сбора и анализа данных, поиска оптимального значения параметров оборудования и принятия решений на основе искусственных нейронных сетей. Обобщенная структурная схема подобной системы включает в себя не только главный вычислительный центр – APC, но и одну или несколько станций оператора с установленными SCADA системами, а также весь комплекс технологического оборудования.
Наша компания занимается проектированием систем усовершенствованного управления технологическим процессом на базе многопараметрического регулирования с применением математических прогнозирующих моделей (Model Predictive Control – MPC). Целью создания АСУТП является снижение потребления ресурсов за счет повышения технико-экономической эффективности производства и увеличение прибыли производства благодаря оптимизации всей цепочки технологических процессов. При этом также достигается:
APC – это особый подход к автоматизации производства, в центре которого располагается ИТ-система, рассчитывающая и поддерживающая такой режим работы системы, который позволит получить максимальную прибыль с технико-экономической точки зрения. При этом APC-решение призвано не заменить, а сосуществовать с такими системами как ERP, MES и DCS (АСУТП/РСУ), усовершенствуя и дополняя их. Именно поэтому без исправно работающей автоматизированной системы управления невозможно начинать переход к APC.
В состав комплекса устройств, осуществляющего усовершенствованное управление технологическими процессами, входят прогнозирующие модели. Основой моделирования являются как статистические и экспериментальные данные о производственном процессе, так и математические расчеты, а также опыт специалистов. Виртуальные анализаторы производят качественную и количественную оценку получаемых от оборудования данных, выбор наиболее оптимальной модели и тестирование алгоритма управления на ней.
APC системы интегрируются с уже имеющимися регуляторами следующим образом: если показания с датчиков отклоняются от заданной величины, математическая модель приступает к расчету корректирующего воздействия и после этого через программный интерфейс сообщает новые значение коэффициентов PID-регулятора, которые позволят вернуть систему на оптимальный режим работы. Таким образом, система усовершенствованного управления технологическими процессами выступает в роли ведущего звена, автоматически рассчитывая все управляющие воздействия для удержания заданного режима работы, а встроенные в автоматизированную систему PID-регуляторы – в роли ведомых.
Разрабатываемая нашими специалистами автоматизированная система усовершенствованного управления включает в себя базу знаний и стандартизированных математических моделей, интеллектуальный модуль, осуществляющий анализ и поступающих данных и прогнозирование поведения системы, а также интерфейс пользователя, призванный упростить общение сотрудников предприятия с программным обеспечением.
Отслеживая индивидуальные характеристики каждой единицы оборудования и учитывая все условия, которые влияют на его работу, усовершенствованное управление технологическими процессами определяет оптимальное распределение нагрузки между всеми составляющими технологического процесса. Так достигается стабильно высокая эффективность управления в замкнутом контуре в реальном времени, обеспечивающая значительную экономию энергоресурсов.
