Д о б р о   п о ж а л о в а т ь   н а   W e b - с е р в е р   ж у р н а л а   М и р   Э т и к е т к и
Архив изданий
2001
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2002
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2003
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 
2004
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2005
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2006
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 
2007
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2008
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2009
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 
2010
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2011
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
2012
Январь
Февраль
Март
Апрель
Май
Июнь
Июль
Август
Сентябрь
Октябрь
Ноябрь
Декабрь
 

Мир этикетки №8'2002
Мир этикетки №8'2002
Разделы
О нас
Журнал
Реклама
Архив изданий
Архив изданий
Поиск в архиве изданий


.

.

 

Новый путь проектирования систем контроля и автоматики

Е.Целищев, А.Салин, А.Шемякин, И.Кудряшов

Предыстория

Агрегативно-декомпозиционная технология

Интеллектуальное документирование

Отличительные особенности технологии

Опыт использования

Предыстория

В начале 90-х годов в Ивановском энергетическом институте (ныне — Ивановский государственный энергетический университет) была сформирована команда специалистов, которая занялась исследованием проблем автоматизации проектирования систем контроля и управления. Место и время не были случайными: за многие десятилетия в Иванове сложилась блестящая школа подготовки энергетических кадров высокой квалификации. Энергетический институт был головной организацией межвузовской программы «САПР в энергетике и электротехнике». Наконец, здесь же, в Иванове, располагались крупнейшие организации энергетического профиля — «Зарубежэнергопроект» и «Ивэлектроналадка».

Проведенное исследование показало, что единого системного подхода к решению задачи автоматизации проектирования не существует. Большие надежды возлагались на текстовые и графические редакторы, на программы, автоматизирующие отдельно взятые проектные процедуры и операции (формирование спецификаций и др.). Конечно, и это было бы шагом вперед, но… Во-первых, применение упомянутых средств не позволяло автоматизировать процесс, а лишь механизировало его; во-вторых — каждая из программ требовала ввода исходных данных (зачастую в больших объемах), причем эти данные не были согласованы между различными проектными процедурами. Сквозной автоматизации не получалось. Повышение производительности труда проектировщиков и частичное сокращение сроков выдачи проектной документации достигались за счет распараллеливания процесса проектирования и привлечения большего числа проектировщиков. Распараллеливание, в свою очередь, осуществлялось исходя из возможности разделить проектируемую систему на относительно автономные, функционально завершенные узлы, агрегаты, сооружения и здания, подсистемы снабжения, задачи контроля и управления и др. Сроки проектирования действительно сокращались, но при этом группы проектировщиков как одной, так и разных специальностей вынуждены были обмениваться огромными объемами служебной информации и промежуточными документами, необходимыми лишь для согласования и уточнения. Это осложнялось общей итерационностью процесса проектирования.

Такова была ситуация к моменту создания в ИГЭУ Научно-исследовательского института моделирования и вычислительного эксперимента, основной задачей которого стал поиск кардинально новых путей решения проблемы сквозной автоматизации проектирования электротехнических систем. Тесное сотрудничество со специалистами АО «Зарубежэнергопроект» (генеральный директор В.В.Седов) и АО «Ивэлектроналадка» (генеральный директор Е.К.Журавлев) позволило взглянуть на проблему шире и попытаться найти решение, охватывающее весь процесс проектирования, а не отдельные его компоненты. Идея была проста: автоматизировать разработку не отдельных документов (в соответствии с ГОСТ, ОСТ и т.д.), а информационной модели (структуры) всей системы контроля и управления (КИПиА), которая впоследствии стала бы источником информации для автоматизированного и автоматического документирования.

Для реализации этой идеи необходимо было ответить на два основных вопроса:

  • Какова должна быть структура базы данных номенклатуры средств контроля и управления, правил принятия типовых проектных решений?
  • Какова должна быть структура собственно информационной модели, чтобы она могла эволюционировать в процессе проектирования и быть источником информации для любого проектного документа?
В начало В начало

Агрегативно-декомпозиционная технология

При разработке систем управления (КИПиА) используются прототипы, или типовые проектные решения (ТПР), причем понятие «типовой» применимо для любого устойчивого проектного решения какого угодно состава и сложности. Например, наряду с понятием «типовая система управления» существуют понятия «типовая система регулирования», «типовая система контроля», «типовая структура исполнительного устройства», «типовая структура датчика», «типовая структура датчика температуры» и т.д. Предметная область проектирования при этом представляется в виде обобщенного «и/или», то есть дерева, на каждом из уровней которого приведены описания вариантов типовых проектных решений различных уровней абстракции. Такой подход имеет сразу два серьезных преимущества:

  • только иерархическое многоуровневое описание позволяет компактно, в сжатой форме представить все множество вариантов, типов и моделей технических средств автоматизации, которые используются сегодня для построения систем контроля и управления, а также всех типовых структур;
  • на основе иерархического описания можно построить алгоритмы автоматизированного синтеза структуры проектируемой сложной (многокомпонентной) системы. Процесс построения модели заключается в чередовании процедур декомпозиции (разложения целого на части — уточнения структур и конкретных характеристик элементов) и агрегирования (подбора для некоторых классов и множеств функций многофункциональных технических элементов: многоканальных блоков питания и вторичных приборов, микропроцессорных модулей, многоканальных блоков управления приводами и др.).

Два основных вида автоматизированных процедур и легли в основу новой, агрегативно-декомпозиционной технологии автоматизированного проектирования сложных систем.

Получаемая в результате агрегативно-декомпозиционного синтеза единая модель проекта (ЕМП) на разных этапах автоматизированного проектирования проходит следующие стадии (рис. 1):

  • задание (ТЗ), представляющее собой перечень каналов контроля и приводов запорной и регулирующей арматуры с требованиями к ним;
  • принципиальная модель — в модели выбраны и уточнены все характеристики технических средств автоматизации, необходимые для построения спецификаций, для заказа, построены все принципиальные электрические, гидравлические и другие связи между элементами (связи имеют необходимые характеристики — маркировки, вид сигнала и др.);
  • монтажная модель — в модели построены и промаркированы все клеммные соединители щитов, пультов, панелей, стендов, соединительных коробок и т.д.; все так называемые общие точки разведены либо на клеммниках, либо на элементах модели в виде шлейфов; все межщитовые связи объединены в соответствии с нормативными требованиями в кабели; проработаны характеристики кабелей (жильность с учетом резерва, сечение, материал жил, оплетки, степень защиты от воздействий, направление, адреса-источники приемника и др.).
В начало В начало

Интеллектуальное документирование

На каждой из стадий ЕМП может применяться для формирования того или иного проектного документа (ТЗ — перечни точек контроля и приводов P&I-диаграммы; принципиальная модель — спецификации, принципиальные схемы и др.; монтажная модель — схемы подсоединения кабелей, схемы кабельных и трубных проводок, кабельные журналы и др.). Используются автоматизированные документаторы, имеющие графические (AutoCAD) и табличные (Microsoft Word) шаблоны (рис. 2). Подобный подход позволяет обеспечить соблюдение любых стандартов и других нормативных документов и требует лишь настройки (редактирования форм таблиц или графических изображений) шаблонов в соответствии с действующим стандартом.

В начало В начало

Отличительные особенности технологии

  1. Автоматизированные процедуры построения ЕМП отделены от процедур формирования документов, поскольку требования к уровню квалификации проектировщика для этих двух классов процедур различны. Это обстоятельство позволяет распараллелить процесс проектирования между двумя группами проектировщиков:
    • администратор базы знаний — эксперт высокой квалификации, принимающий проектные решения на высоком уровне;
    • группа, формирующая пакет проектных документов на основе информации ЕМП.
  2. Процесс синтеза автоматизирован и занимает незначительное время, поэтому построение ЕМП-системы в целом вполне может контролировать один специалист. При этом промежуточные информационные потоки и документы согласовательного плана ликвидируются.
  3. По мере накопления знаний в базе степень автоматизации проектирования возрастает.
  4. Информация вводится в ЕМП только один раз и затем по мере выпуска документов отображается в тех или иных формах. При этом устраняется возможность ее искажения.
  5. Использование ЕМП в качестве источника информации позволяет формировать документы повышенной сложности и информативности, что открывает новые возможности для создания пакета проектных документов.
  6. Необходимость описывать предметную область проектирования в структурированном виде обязывает проектировщика систематизировать свои знания. Кроме того, формальное описание знаний позволяет выявлять ошибки многих справочных и нормативных данных, тиражируемых из проекта в проект.
В начало В начало

Опыт использования

АДТ-технология и ее программная реализация — программно-информационный комплекс AutomatiCS АДТ — с успехом применялись при проектировании систем контроля и управления энергетических объектов.

Северо-Западное отделение института «ВНИПИэнергопром» использовало их при выполнении проекта СКУ парогазовой установки 450 МВт (она включала блочное и общестанционное оборудование, генераторы) для Северо-Западной ТЭЦ.

ОАО «Ивэлектроналадка» выполняло при помощи AutomatiCS АДТ проекты систем контроля и управления для теплосетей Ярославля, блоков Йошкар-Олинской ТЭЦ-1 и Пензенской ТЭЦ-1, а также проекты реконструкции СКУ котельной Ивановского тепличного хозяйства, объектов Ярославской ТЭЦ-3.

АО «Системотехника» в рамках технологии осуществило разработку проектов реконструкции СКУ 6-го и 7-го котлоагрегатов Ярославской ТЭЦ-1, проекта СКУ поселковой и городской электрокотельных в поселке Талакан Амурской области.

АО «Теплоэлектропроект» использовало результаты исследований при разработке проекта СКУ водоподготовительной установки ТЭЦ-25 Мосэнерго, объектов ТЭС «Юсифия».

АО «Зарубежэнергопроект» применяло компоненты AutomatiCS АДТ при проектировании КИПиА основного и вспомогательного оборудования Владимирской ТЭЦ-1, ТЭС «Рамин», ТЭС «Харта» (Ирак), объектов геотермальной электрической станции «Мутновская».

AutomatiCS АДТ был использован при проектировании в отделе КИПиА института «Мосэнергопроект» систем контроля и телемеханики третьего теплового кольца Москвы, а также при проектировании систем контроля и управления объектов ГЭС-1 Мосэнерго, ГРЭС «Нассирия» (Ирак).

Приведем краткую характеристику процесса использования AutomatiCS АДТ в отделе АСУТП ОАО «Ивэлектроналадка» при проектировании КИПиА котла № 7 (БКЗ-320-140ГМ) Ярославской ТЭЦ-3. В работе были задействованы три специалиста: двое выполняли проектирование системы в части контроля и управления, один осуществлял общее руководство и контроль, а также выполнял функции технического консультанта проекта. Очевидно, что эти специалисты принимали решения, а затем реализовывали их, но при этом были скорее руководителями проекта, чем исполнителями. Роль исполнителя в данном случае выполняла система автоматизированного проектирования AutomatiCS АДТ.

Высокая типизация решения, возможность оперативного формирования документации в необходимом заказчику виде, отсутствие случайных ошибок при принятии технических решений, формировании документации, кодировании — вот преимущества, помимо сокращения сроков и трудозатрат, которые дало использование системы. Кроме того, появилась возможность комплексной оценки количества и качества технических средств.

Проектировщик получил в свое распоряжение библиотеку технических решений, модель системы и формы проектных документов, что позволяет оперативно вносить изменения в проект и автоматически накапливать опыт принятия типовых технических решений.

В части системы контроля проект характеризуется следующими параметрами:

  • Общее количество точек контроля — 450.
    • Из них температуры — 242;
    • Давления, разряжения — 131;
    • Уровня, расхода, перепада давления — 42;
    • Хим. контроля, спец. измерений — 35.
  • Количество приводов запорной арматуры — 182.
  • Была выпущена проектная документация следующих видов и объемов (листов):
    • Перечень точек контроля — 21;
    • P&I диаграммы — 9;
    • Перечень электроприводов — 5;
    • Рабочая спецификация — 75;
    • Спецификации на щиты в части систем управления приводами — 11 (рис. 3);
    • Таблицы НКУ и надписи в рамках — 11;
    • Фасады местных щитов — 6;
    • Схемы заполнения сборок — 28;
    • Полные схемы приводов 40
    • Схемы блоков сборок 6
    • Схемы подключения кабелей к рядам зажимов — 44 (рис. 4);
    • Принципиальные схемы щитов и пультов — 17;
    • Кабельный журнал — 112 (рис. 5);
    • Кабельные и трубные — 120 (рис. 6).

В проекте использованы технические средства следующих производителей: кoнцepн «Mетран» (Чeлябинcк), OAO «Maнoтoмь» (Toмcк), МПО «Манометp» (Москва), ПO «Teплoкoнтpoль» (Kaзaнь), ПO «Teплoпpuбop» (Pязaнь), HППO «Texнoпpuбop» (Mocквa), Hayчнo-uнжeнepный цeнтp «Aвтoмaтuкa» (Москва), OOO «HПФ ЦИPKOH» (Mocквa), HПO «Aвтоматика» (Bлaдимиp), ОАО «Промышленная компания “Сплав”» (Нижний Новгород).

Принятие технических решений происходило на этапе, традиционно соответствующем техническому заданию. Дело в том, что формирование базы данных и знаний системы AutomatiCS АДТ, кроме включения в нее недостающих технических средств, предполагает описание условий использования этих технических средств, что при основательном подходе и соответствующем формировании технического задания на проектирование переводит отдельные этапы процесса из разряда автоматизированных в разряд автоматических. Высвобождается время, которое затрачивали высококвалифицированные специалисты на механическую (для их квалификации) работу, что позволяет направить их знания и опыт на повышение качества проектов в целом. Это происходит без уменьшения общего числа принимаемых в процессе проектирования технических решений (эту роль выполняет AutomatiCS АДТ).

В заключение отметим, что проблема обеспечения сквозной автоматизации проектирования систем контроля и автоматики на всех этапах разработки проектной документации остается актуальной, а ее решение — своевременным и востребованным.

Мир Этикетки 8'2002