Автор:
Виктор Ильин,
главный инженер М+В Цандер Фэсилити Менеджмент СНГ
Разработка оптимальных функциональных схем автоматизации
Функциональные схемы автоматизации входят в состав исполнительной документации АСУЗ и являются основным документом, определяющим объем и функции системы. На функциональных схемах отображается технологический объект автоматизации, например, вентиляционная установка, и соответствующие входы/выходы программно-технических средств автоматизации. Связи между технологическим объектом и входами/выходами образуют, так называемые “точки данных”, количество которых, является одним из определяющих параметров качественно-стоимостных показателей проекта АСУЗ.
На первый взгляд, чем больше “точек данных”, тем выше объем автоматизации, качество и эффективность проекта. Однако увеличение количества “точек данных” ведет к наращиванию программно-технических средств, а соответственно и стоимости оборудования и средств автоматизации. Необходимы дополнительные контроллеры для ввода-вывода физических сигналов и дополнительные лицензии на программное обеспечение (далее ПО). Кстати, у многих ведущих производителей стоимость ПО зависит от количества “точек данных”.
В последние годы увеличивается объем автоматизированных объектов на базе цифровой “интеграции”, при которой технологические объекты подключаются к средствам автоматизации через цифровые интерфейсы передачи данных. Например, интеграция источников бесперебойного питания на порядок увеличивает количество “точек данных”. Необходимо помнить, что увеличение числа “точек данных” может вызвать значительное усложнение структурной схемы средств автоматизации, включая схемы компоновки технических средств и топологию коммуникационных шин передачи данных, что может привести к снижению качества и общей надежности системы.
С другой стороны, сокращение количества “точек данных” может привести к недостаточной функциональности системы и, в конечном счете, к невыполнению требований технического задания. Таким образом, на стадии проектирования одним из самых важных этапов является согласование оптимальных функциональных схем автоматизации, удовлетворяющих требованиям по соблюдению баланса количества точек данных. Как правило, технические задания определяют объемы автоматизации только в общих чертах и данной задачи в полном объеме решить не могут.
Технические риски
На стадии проектирования всегда наступает момент, когда важно оценить технические риски при реализации конкретных решений. При реализации крупных проектов промышленной автоматизации (АСУ ТП), особенно в области энергетики, в состав проекта включаются целые разделы по оценке надежности системы в том числе с определением потенциальных рисков.
Учитывая сложность и важность современных АСУЗ, общее невысокое качество строительного процесса в целом, целесообразно использовать подобный подход и в нашей отрасли.
Риски можно рассматривать в первую очередь, применительно к АСУЗ:
Отключение электроснабжения.
Учитывая отечественные реалии, проблемы с электроснабжением стали общим вопросом. Для уменьшения таких рисков рекомендуется использовать источники бесперебойного питания для основных технических средств АСУЗ (диспетчерские станции/серверы, контроллерные средства, вплоть до обеспечения бесперебойного питания для отдельных схем управления). Также рекомендуется предусматривать бесперебойное питание для отдельных ключевых периферийных устройств, например, клапанов управления. У многих производителей оборудования для обеспечения безопасного положения органов управления имеются аккумуляторные оснастки.
Сбои в работе компьютеров/серверов диспетчеров. Верхний уровень SCADA-систем.
Часто в качестве ключевых узлов верхнего уровня используются обыкновенные компьютеры для домашнего использования, непредусмотренные для работы в 24-часовом режиме и полной нагрузке с подключением нескольких периферийных устройств и постоянными операциями чтения/записи на диск. Для уменьшения подобных рисков рекомендуется использовать серверные платформы с интегрированными средствами резервного сохранения данных, RAID-массивами и антивирусными средствами.
Низкие температуры наружного воздуха.
В России бывает холодно. Многие средства автоматизации от западных поставщиков просто не рассчитаны на работу при столь низких температурах. По опыту, проблемы начинаются при температурах от -15°С и ниже. Нештатному переохлаждению могут подвергаться не только сами средства автоматизации, но и технологические объекты автоматизации, например калориферы, радиаторы, трубопроводы. Необходимо предусматривать соответствующий выбор средств автоматизации, например, датчиков в защитном исполнении, предусматривать дополнительный обогрев, максимально использовать защитные сигнализирующие устройства со строгим соблюдением правил монтажа и настройки. Особенно это касается защитных термостатов на калориферах вентиляционных установок.
Низкая квалификация обслуживающего персонала (не технический риск, но встречается довольно часто).
Увы, но данная проблема в российских условиях может рассматриваться в качестве постоянного риска для любого проекта. Рекомендуется не пренебрегать такими мерами как:
• проведение серьезных программ обучения и инструктажа персонала при сдаче систем в эксплуатацию (в том числе с обучением диспетчерского персонала на специализированных курсах);
• организация гарантийного и послегарантийного обслуживания, заключение сервисных договоров;
• качественная организация системы доступа (разграничения прав) к различным программным функциям верхнего уровня;
• реализация типовых мнемосхем с отработанным минимальным графическим интерфейсом.
Схема разделения проекта, принцип системной интеграции.
На российском рынке пока совсем мало крупных системных интеграторов АСУЗ, способных реализовать проект автоматизации в полном масштабе, включая:
• проектирование, поставку, монтаж периферийных устройств (датчики, исполнительные устройства)
• проектирование, поставку, монтаж средств автоматизации
• проектирование, поставку, монтаж, подключение электрораспределительных устройств (щиты, шкафы), включая силовые цепи.
Как правило, российский интегратор АСУЗ выполняет только вторую часть, в отдельных случаях первую и, совсем редко в комплексе все три части. В отдельных крупных проектах не стоит забывать о сложности IT-инфраструктуры верхнего уровня, здесь возникают дополнительные зоны ответственности исполнителей. В условиях, когда работы по одному проекту разделяются между несколькими исполнителями, возникают серьезные сложности по взаимной интеграции, как на уровне проектирования, так и при реализации проекта, при выполнении монтажных и пуско-наладочных работ.
Типичная ситуация: вентиляционную установку смонтировал один подрядчик, датчик поставил и смонтировал второй, контроллеры установил и подключил третий, а силовая часть управления реализована четвертым. Не трудно представить, какие могут возникнуть проблемы.
Рекомендуется использование схемы единой интеграции, при которой отдельная компания-исполнитель несет ответственность за весь проект АСУЗ, выполняя общие функции управления, администрирования и координации. При этом значительно повышается эффективность взаимодействия заказчика с исполнителем. Стоит помнить о преимуществах схемы для общестроительной генподрядной компании.
Наладка отдельных подсистем
Заказчику необходимо обратить особое внимание на контроль качества наладки следующих подсистем АСУЗ:
Наладка автоматики тепловых пунктов.
Наиболее распространенной схемой подключения к теплоснабжению в России является независимая. Данная схема не типична для Запада, где используются схемы с индивидуальным отоплением (котлы). В программно-технических средствах западных производителей практически не предусмотрены базовые программные алгоритмы для независимой схемы, поэтому отечественные специалисты вынуждены разрабатывать свои подходы. А это порождает отдельные проблемы с функциями регулирования температурных контуров в сочетании с сетевым графиком теплоснабжающей организации и внутренним температурным графиком. Требуется повышенное внимание к отладке схемы регулирования в различных температурно-временных режимах.
Наладка автоматики вентиляционных установок.
Следует отметить частые случаи неудовлетворительной наладки схем регулирования для сложных центральных приточно-вытяжных установок с использованием схем кондиционирования воздуха различного типа рекуперации и увлажнения.
При наладке необходимо принимать во внимание исходные параметры (в том числе I-d диаграммы), по которым вентустановка рассчитывалась проектной организаций. Общий процесс наладки должен включать в себя активное участие компаний, выполнявших монтаж и наладку механической части как по гидравлике, так и по воздуху. Задача компании по автоматизации – свести все параметры воедино, наладить работоспособную схему регулирования всех температурно-временных режимов. Нельзя забывать и об отдельной наладке функций противопожарной безопасности при выполнении противопожарной системы здания.
Наладка систем холодоснабжения и кондиционирования.
Наладка систем холодоснабжения и кондиционирования является наиболее “больной” темой. С одной стороны центральные схемы холодоснабжения сравнительно недавно начали внедряться, и, соответственно, подходы по автоматизации еще не полностью сложились. С другой стороны, как объект автоматизации, центральная схема холодоснабжения с различными сезонными холодо-генерирующими схемами, с многоконтурной гидравлической схемой, с высокими требованиями к качеству регулирования (узкий диапазон температур), с высокими требованиями по надежности (кондиционирование серверных) – предъявляет и высокие требования к уровню реализации системы автоматизации. В части объемов пуско-наладочных работ, система холодоснабжения и кондиционирования воздуха должна занимать одно из первых мест.
Приемо-сдаточные мероприятия и сезонная отладка
Одна из главных проблем для заказчика. В условиях оперативной отечественной сдачи-приемки зданий под “скорую руку” попадают и АСУЗ, требующие максимально качественных приемо-сдаточных мероприятий и сезонных отладок с определенной временной выдержкой. Причем в отличие от прочих систем, где заказчик с помощью эксплуатирующей компании в состоянии позже самостоятельно довести системы “до ума”, в случае с программно-технической составляющей АСУЗ без исполнителя обойтись крайне сложно и накладно.
АСУЗ без наладки – это скоропортящийся полуфабрикат. В обертке все блестит и сияет, а внутри – мусор. Поэтому главный совет заказчику: сдача здания – это одно мероприятие, а сдача АСУЗ – совсем другое. “Автоматчики” должны уходить с объекта последними.
Требуйте от исполнителя АСУЗ выполнения полного комплекса мероприятий согласно ГОСТ 34.601-90, АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ. СТАДИИ СОЗДАНИЯ (которого еще никто не отменял). А именно пункты:
7.1. Подготовка объекта автоматизации к вводу АС в действие.
7.2. Подготовка персонала.
7.3. Комплектация АС поставляемыми изделиями (программными и техническими средствами, программно-техническими комплексами, информационными изделиями).
7.4. Строительно-монтажные работы.
7.5. Пусконаладочные работы.
7.6. Проведение предварительных испытаний.
7.7. Проведение опытной эксплуатации.
7.8. Проведение приёмочных испытаний.
Рекомендуется каждый этап закрывать отдельными актами и фактическими отчетами по выполненным работам. Например, на этапе предварительных испытаний должна быть проверена КАЖДАЯ точка данных и ВСЕ функции автоматизации. Отчет может быть подготовлен на основании автоматических протоколов системы верхнего уровня (тренды, алармы, мнемосхемы с регистрацией даты проведения испытаний).
Требуйте передачи полного комплекта разработанного по проекту прикладного ПО (ПО верхнего уровня: мнемосхемы, скрипты, дополнительные модули, конфигурации, базы данных).
Требуйте передачи полного комплекта системного ПО в инсталляционных комплектах (дистрибутивы на носителях), включая операционные системы и ПО средств автоматизации. Предварительно согласовывайте возможность передачи ПО разработки, это связано, как правило, с дополнительными расходами и условиями лицензирования.
Не забудьте получить информацию о всех возможных именах и паролях доступа. Сегодня компания разработчик есть, а завтра, возможно, ее не будет. Здание ваше будет стоять не один год.
Технологические системы здания имеют ярко выраженный сезонный характер работы. Зимой работает центральная система теплоснабжения, используется схема холодоснабжения с “сухими охладителями”. Летом система теплоснабжения используется только для горячего водоснабжения, в холодоснабжении используются холодильные машины. Свои особенности имеют переходные периоды. Режим работы центральных приточно-вытяжных установок также существенно зависит от сезона.
Все это требует проведения дополнительных сезонных пуско-наладочных работ в АСУЗ. Заказчику, как правило, необходимо заранее согласовывать контрактные обязательства по данным работам. Система может быть сдана в один сезон, а проблемы появятся через два-три месяца с изменением температуры на улице. Необходимо обращать внимание на отладку временных алгоритмов управления, как в рабочее, так и в не рабочее время (ночь, выходные, праздничные дни).
Реальная картина складывается таким образом, что после выполнения монтажных работ и проведения первых точечных проверок базовых функций на верхнем уровне, компания-исполнитель уходит с объекта и открывает гарантийный период. Все оставшиеся работы по испытаниям и отладке ложатся на плечи заказчика и эксплуатирующей компании. Фактически в гарантийный период и производится доводка системы до “ума”.
Гарантийная и пост-гарантийная эксплуатация
Обычно гарантийный срок на системы АСУЗ предлагается не более одного года. Учитывая российский и международный опыт, рекомендуется согласовывать сроки не менее 2-х лет. В этот период должны уложиться сроки пуско-наладки и сдачи отдельных подсистем и вышеупомянутые сезонные наладки. Необходимо учитывать, что гарантийные обязательства по АСУЗ могут быть включены в общие гарантийные обязательства генподрядной компании по строительству, в этом случае сроки обязаны быть более одного года.
После сдачи системы в эксплуатацию, необходимо предусмотреть возможность для заказчика/эксплуатирующей компании самостоятельного вносить изменения в мнемосхемы, списки тревожных сообщений и конфигурации трендов. На этапе гарантийной эксплуатации данные действия не должны приводить к конфликтным ситуациям по ответственности сторон, эти вопросы решаются предварительным согласованием между заказчиком и исполнителем.
Уже на этапе гарантийной эксплуатации необходимо заключить сервисный договор со специализированной компанией (желательно именно с компанией-разработчиком) на техническое обслуживание. По нашему опыту АСУЗ требуют минимальное, но высококвалифицированное периодическое обслуживание: диагностику основных контроллерных средств, проведение тестирования, отладка отдельных алгоритмов, работы по аварийным вызовам.
По окончании гарантийного срока необходимо убедиться, что все разработанное прикладное ПО на АСУЗ передано заказчику в полном объеме. В противном случае, риски по потере программного обеспечения (в контроллерах, на станциях) могут обернуться восстановительными работами со стоимостями соизмеримыми с расходами на проект.
|
