Transkrypt

1 1

2 2

3

4 4

5 5

6 Pierwsze systemy sterownia pojawiły się wraz z budową pierwszych większych komercyjnych elektrowni i były to oczywiście systemy manualne (ręczne). Z uwagi na brak możliwości transmisji sygnału wszelkie pomiary zlokalizowane były przy urządzeniach, a operatorzy w celu zmiany procesu musieli ręcznie zmieniad położenia organów wykonawczych. Ekstremalnie uproszczone alarmowanie ograniczało się do dzwonków lub tego typu sygnalizatorów dźwiękowych uruchamianych przy detekcji zagrożenia. Z uwagi na brak automatyzacji komplikacja procesów była ograniczona a wiedza operatorów głownie przekazywana jako doświadczenie zdobyte przy obsłudze konkretnej instalacji. Próbując wprowadzid niezależną miarę funkcjonalności systemu i wiedzy operatorskiej poziom tych systemów należy określid jako 1. 6

7 W latach 40 pojawiają się systemy pneumatyczne. Umożliwiają zarówno transport informacji (przepływ sprężonego powietrza zmiana ciśnienia) jak i budowę pierwszych automatycznych regulatorów (przeglądając stare podręczniki z lat 50-tych można znaleźd regulatory pneumatyczne (PI, PID, itp..) (działające na sprężone powietrze, wyposażone w membrany, itp.). Systemy pneumatyczne spotykało się tez jeszcze w latach 80-tych w zastosowaniach przemysłu petrochemicznego (bezpieczne z uwagi na wykorzystanie powietrza jako nośnika informacji i brak możliwości powodowania zagrożenia pożarowego). Ponieważ możliwa był już transmisja danych procesowych krytyczne pomiary zaczęto przesyład do wydzielonego pomieszczenia kontrolnego (i tak powstały centralne nastawnie procesowe), operatorzy procesowi zostali też jednocześnie podzieleni na operatorów blokowych (board) (zarządzanie procesem z nastawni) i tzw. obchodowych (field) przeznaczeni jedynie do sprawdzania lokalnie urządzeo. Pierwsze automatyczne regulatory pneumatyczne powodują możliwości automatycznej regulacji procesu (przynajmniej podstawowych parametrów). Sumarycznie poziom funkcjonalności i wiedzy operatorskiej można określid jako 3. 7

8 Lata 50-te to wprowadzenie systemów elektrycznych. Pojawia się po pierwsze możliwośd przesyłania sygnałów pomiarowych kablem elektrycznym (obecna do dziś w standardzie 4-20 ma (przynajmniej w polskich elektrowniach) dopiero teraz wypierane przez transmisje cyfrową) oraz rozbudowane możliwości elektrycznych (analogowych) regulatorów. Systemy automatyki stają się coraz bardziej rozbudowane, a nadzór nad procesem coraz bardziej dokładny, możliwości alarmowania i prezentacji danych zwiększają się istotnie (m.in.. W latach 60 pojawiają się pierwsze panele synoptyczne prezentujące (co dziś oczywiste) dane procesowe na schemacie procesowym. Tego typu systemy dawały już duże możliwości sterowania stosunkowo skomplikowanymi obiektami (polskie (jak i światowe) elektrownie budowane w latach 50, 60 i 70 tych pracowały pod kontrolą tych systemów. Poziom złożoności można określid na 5. 8

9 W roku 1970 pojawiają się pierwsze systemy wykorzystujące rozproszone komputery w sterowaniu złożonymi instalacjami przemysłowymi (nazwa DCS i podstawowa koncepcja wprowadzona równolegle przez firmy Yokagawa i Honeywell). Podstawowa zmiana jakościowa to wprowadzenie regulatorów cyfrowych (programów komputerowych) w miejsce analogowych regulatorów elektrycznych. To z kolei znacznie upraszcza (aczkolwiek i komputery i oprogramowania lat 70 znacznie odbiegało od naszych dzisiejszych wyobrażeo) i zwiększa funkcjonalnośd algorytmów regulacji. Poziom pierwszych systemów DCS można określid jako 8. 9

10 W latach 80-tych następuje jakościowa zmiana w sposobie komunikacji z operatorem. (należy pamiętad że do tego czasu monitory komputerowe były czymś nieznanym (lub niezbyt powszechnie stosowanym) a wyświetlanie danych procesowych np.. pomiaru temperatury odbywało się na specjalnym wyświetlaczu, natomiast cześd komend przekazywanych było poprzez klawiatury bardziej przypominające maszyny do pisania niż to co znamy obecnie. Od lat 80-tych obserwacja procesu została w praktyce sprowadzona do śledzenia obrazów na grafikach monitorów komputerowych (co z kolei po kilkunastu latach wyeliminowało tak pracowicie konstruowane panele synoptyczne). Pojawia się pojęcie Man Machine Interface co odpowiada ekranowi komputerowemu i klawiaturze do wprowadzania danych nowemu narzędziu pracy operatorskiej. Co także istotne lata 80 to postępująca sieciowośd i znacznie lepsze możliwości komunikacji między systemami w tym także pierwsze zdalne połączenia. Poziom systemów osiąga

11 Elektrownia Bełchatów i wówczas najnowocześniejsze nastawni w latach 80- tych (ekrany synoptyczne na górze już wymienione na nowsze), na dole nastawnie Bełchatów po częściowej modernizacji 11

12 Lata 90-te to dalszy rozwój systemów i skupienie się na lepszym zarządzaniu procesem (Process Managemnet). Systemy sterowania nabierają gwałtownego przyśpieszenia z uwagi na powszechne wykorzystanie przez producentów standardowych komponentów informatycznych (komputery, sied, oprogramowanie). Finalnie mamy więc znacznie taoszy (bo standardowy) sprzęt ze znacznie bardziej funkcjonalnym oprogramowaniem co ułatwia i przyśpiesza wprowadzanie automatyzacji. Ponieważ łatwo można całkowicie zautomatyzowad każdy proces pojawiają się możliwości optymalizacji (nie tylko sterowania automatycznego ale także najbardziej optymalnego (z punktu widzenia ekonomicznego np. zwracając uwagę na sprawnośd wytwarzania ilośd spalanego paliwa, jakośd dostarczanego produkty, itp..) Poziom systemów osiąga

13 XXI wiek to kolejny rozwój systemów tym razem w kierunku systemów wieloskalowych wiążących całkowicie proces (produkcję i jego automatyzację) z innymi warstwami pracy danego przedsiębiorstwa (zarządzanie zasobami ludzie, sprzęt, remonty czy sprzedaż). Standardem w przemyśle energetycznym staje się automatyka kompleksowa (wszystkie czynności w trybie automatycznym łącznie z rozruchem danego urządzenia) a naturalną drogą rozwojową (wobec zwiększeni możliwości systemów DCS) budowa centralnych nastawni elektrownianych (do tej pory operatorzy blokowi sterowali poszczególnym blokiem energetycznym, teraz ich ilośd się zmniejsza i sterują już oni cała elektrownią np.. 8 bloków przykład polski Elektrownia Połaniec). Zupełnie możliwe (i spotykane) staje się umiejscowienie nastawni (lub centrów zarządzających) z dala od elektrowni (spotykane w USA). Wprowadzana jest tzw. integracja pozioma (wszystkie systemy zbierania danych, automatyki, itp.. swobodnie (przynajmniej marketingowo) komunikują się pomiędzy sobą ; duże nakłady kierowane są na tzw. integrację pionową - system automatyki (a zwłaszcza bezpośredni dostęp do danych procesowych (produkcyjnych) jest częścią całego systemu informatycznego przedsiębiorstwa szczególnym przykładem w energetyce stają się (właśnie wprowadzane) systemy handlu energią z uwagi na liberalizację zasad sprzedaży energii elektrycznej wymagane będzie (jeszcze nie do kooca dziś ale to trend zmian) bardzo dynamiczne reagowanie na zmiany rynkowe (np.. Giełda energii z ofertami godzina lub kwadrans naprzód). Funkcjonalnośd systemów staje się tak duża że poziom ich można określid jako

14 Współczesne stanowiska operatorskie. Monitory stacji operatorskich czasami uzupełniane są wyświetlaczami wielkoformatowymi. Systemy Emerson i ABB. 14

15 Analizując zmiany poziomu funkcjonalności (i wymaganej wiedzy operatorskiej) łatwo stwierdzid że żyjemy w czasach dośd gwałtownego przyśpieszenia rozwoju technologicznego. Z tego powodu wszelkie systemy które dziś są najnowocześniejsze staną się przestarzałe już za kilka lat. O ile wprowadzanie nowych generacji sprzętu DCS przez producentów zachodziło w cyklach 10 letnich 9i tak też rozważany był cykl modernizacyjny elektrowni przynajmniej w USA lata 70-90), tera ma miejsce niemal natychmiastowo (3-5 lat) a automatyka (i informatyka) w każdej elektrowni jest modernizowana właściwie na bieżąco. Można się spodziewad tylko dalszego wyścigu technologicznego i zwiększania możliwości systemów gdyż zwiększanie stopnia automatyzacji, komputerowa optymalizacja i powiązanie systemów automatyki i informatyki (zarządzanie zakładem) przynosi szybkie korzyści ekonomiczne. 15

16 16