Автоматизированные системы управления производственно-технологическими процессами на ПАО ГМК «Норильский никель

Ускоренное социально-экономическое развитие общества порождает все больший спрос на используемые ресурсы и производимые товары, предприятия же, осуществляющие производство продукции для наращивания темпа производства, требуют своевременной модернизации технической составляющей в технологических процессах. Внедрение автоматизированной системы управления на производстве незаменимый шаг в этом направлении, т.к. система включает в себя не только программную оболочку, но и внедряет в производство автоматические элементы удаленного управления, что в свою очередь всегда положительно сказывается на качестве и темпе производства. Чтобы распланировать и систематизировать все шаги внедрения и разработки системы создается отдельный проект - в этом и заключается тема моей выпускной работы.
Актуальность темы исследования заключается в том, что в настоящее время практически все используемые в промышленности производственные системы оснащены средствами автоматизации разного уровня. Они могут быть от разных производителей, но структура построения у всех систем очень похожа. Рассматривая процесс разработки автоматизированной системы на одном предприятии можно без труда использовать эти исследования для разработки систем в других производствах, при этом область применения системы может радикально отличаться так как гибкость настроек таких систем очень универсальна и может быть использована как в пищевой, металлургической, энергетической и других видах производственной деятельности. Различия между ними лишь могут быть минимальными и отличаться лишь типом подключаемых устройств нижнего уровня и внешним видом самого человеко-машинного интерфейса.
В качестве объекта исследования будет рассмотрен процесс
проектирования и внедрения автоматизированной системы управления
технологическим процессом. В качестве предмета исследования выбран
6
процесс разработки автоматизированной системы управления технологическим процессом электролиза меди на примере предприятия ПАО «ГМК «Норильский никель». Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения разработанного проекта и его отдельных частей в технологические процессы объектов ПАО ГМК «Норильский никель». Также подразумевается глубокий анализ целесообразности внедрения элементов системы может быть полезно как в процессах модернизации технологических процессов и текущей системы АСУ, так и служить учебным пособием для оперативного персонала, для более краткого курса обучения по освоению автоматизированного интерфейса на конкретном предприятии. Что в свою очередь значительно облегчит задачу наставников в поисках источников информации, а обучающимся найти краткие описания изучаемого объекта.
Цель работы: Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом электролиза меди и внедрение в проект системы уведомлений для помощи в принятии решений в технических ситуациях, а также подробное описание значения и функций каждого этапа жизненного цикла проекта.
Задачи работы:
1. Рассмотреть теоретические аспекты проектирования и технологии разработки АСУ ТП;
2. Выделить основные элементы автоматики и особенности проектирования АСУ ТП электролиза меди;
3. Выполнить анализ объекта автоматизации, разработать техническое задание на проектирование АСУ ТП электролиза меди;
4. Разработать проект и внедрить в него новую функцию согласно функциональным требованиям предприятии;
5. Выполнить расчет технико-экономического эффекта от внедрения АСУ ТП электролиза меди
Используемые в работе термины и сокращения:
АСУ - автоматизированная система управления;
ТП - технологический процесс(ы);
ЖЦ - жизненный цикл;
АТК - автоматизированный технологический комплекс;
SCADA (Supervisory Control And Data Acqusition) - диспетчерское управление и сбор данных;
HMI (Human-Machine Interface) - человеко-машинный интерфейс;
АСОДУ - автоматическое соединительное оборудование дистанционного управления.
При написании выпускной квалификационной работы использовались научные труды следующих авторов: Мякишев Д.В. [3], Федоров Ю.Н. [4], ТТТитттов О.В. [5], Синеглазов В.М. [6], Сергеев И.Ю. [6], Русакова Е.А. [7].
В первой главе выпускной квалификационной работы будут подробно рассмотрены теоретические аспекты изучаемой проблемы, включая понятие самой системы и возможных технологий применяемой при её разработке, будут определенны технологии, наиболее подходящие для разработки проекта.
Во второй главе будет произведен подробный анализ объекта автоматизации, его технологической структуры. Также будут определенны начальные требования к проектируемой системе, на основе которых будет составлено техническое задание.
Третья глава будет посвящена непосредственно этапам проектирования, составления списка выполняемых задач, также будет составлена структура новой функции рекомендаций оператору при аварийных сигналах параметров в системе. По завершению главы будут подведены итоговые расчёты целесообразности введения системы с учетом расхода на её создание и возможной прибыли.
Выпускная квалификационная работы включает в себя разделы: введение, трех основных глав, заключения, списка литературы, приложение, состоит из 83 страниц, в том числе, 9 рисунков, 3 таблицы.

ВВЕДЕНИЕ 6
ГЛАВА 1. УПРАВЛЕНИЕ ПРОЕКТАМИ АВТОМАТИЗАЦИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕСОВ 9
1.1. Структура, назначение, цели и функции АСУ ТП 9
1.2. Жизненный цикл и модели жизненного цикла АСУ ТП 15
1.3. Проектирование и основные технологии разработки АСУ ТП 25
ГЛАВА 2. ОСНОВНЫЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ АСУ ТП
ЭЛЕКТРОЛИЗА МЕДИ 34
2.1. Структура, функции и особенности проектирования АСУ ТП
электролиза меди 34
2.2. Основные элементы автоматики и технологические процессы АСУ
ТП электролиза меди 40
2.3. Анализ объекта автоматизации, разработка технического задания
на проектирование АСУ ТП электролиза меди 49
ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И ВНЕДРЕНИЕ НОВОЙ ФУНКЦИИ В АСУ ТП ЭЛЕКТРОЛИЗА МЕДИ 54
3.1. Разработка проекта АСУ ТП электролиза меди и внедрение в нее
новой функции для персонала 54
3.2. Внедрение и тестирование АСУ ТП электролиза меди 65
3.3. Расчет технико-экономического эффекта от внедрения АСУ ТП
электролиза меди 73
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 79
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 81
ПРИЛОЖЕНИЯ 83

Ускоренное социально-экономическое развитие общества порождает все больший спрос на используемые ресурсы и производимые товары, предприятия же, осуществляющие производство продукции для наращивания темпа производства, требуют своевременной модернизации технической составляющей в технологических процессах. Внедрение автоматизированной системы управления на производстве незаменимый шаг в этом направлении, т.к. система включает в себя не только программную оболочку, но и внедряет в производство автоматические элементы удаленного управления, что в свою очередь всегда положительно сказывается на качестве и темпе производства. Чтобы распланировать и систематизировать все шаги внедрения и разработки системы создается отдельный проект - в этом и заключается тема моей выпускной работы.
Актуальность темы исследования заключается в том, что в настоящее время практически все используемые в промышленности производственные системы оснащены средствами автоматизации разного уровня. Они могут быть от разных производителей, но структура построения у всех систем очень похожа. Рассматривая процесс разработки автоматизированной системы на одном предприятии можно без труда использовать эти исследования для разработки систем в других производствах, при этом область применения системы может радикально отличаться так как гибкость настроек таких систем очень универсальна и может быть использована как в пищевой, металлургической, энергетической и других видах производственной деятельности. Различия между ними лишь могут быть минимальными и отличаться лишь типом подключаемых устройств нижнего уровня и внешним видом самого человеко-машинного интерфейса.
В качестве объекта исследования будет рассмотрен процесс
проектирования и внедрения автоматизированной системы управления
технологическим процессом. В качестве предмета исследования выбран
6
процесс разработки автоматизированной системы управления технологическим процессом электролиза меди на примере предприятия ПАО «ГМК «Норильский никель». Практическая значимость работы заключается в возможности внедрения разработанного проекта и его отдельных частей в технологические процессы объектов ПАО ГМК «Норильский никель». Также подразумевается глубокий анализ целесообразности внедрения элементов системы может быть полезно как в процессах модернизации технологических процессов и текущей системы АСУ, так и служить учебным пособием для оперативного персонала, для более краткого курса обучения по освоению автоматизированного интерфейса на конкретном предприятии. Что в свою очередь значительно облегчит задачу наставников в поисках источников информации, а обучающимся найти краткие описания изучаемого объекта.
Цель работы: Разработка автоматизированной системы управления технологическим процессом электролиза меди и внедрение в проект системы уведомлений для помощи в принятии решений в технических ситуациях, а также подробное описание значения и функций каждого этапа жизненного цикла проекта.
Задачи работы:
1. Рассмотреть теоретические аспекты проектирования и технологии разработки АСУ ТП;
2. Выделить основные элементы автоматики и особенности проектирования АСУ ТП электролиза меди;
3. Выполнить анализ объекта автоматизации, разработать техническое задание на проектирование АСУ ТП электролиза меди;
4. Разработать проект и внедрить в него новую функцию согласно функциональным требованиям предприятии;
5. Выполнить расчет технико-экономического эффекта от внедрения АСУ ТП электролиза меди
Используемые в работе термины и сокращения:
АСУ - автоматизированная система управления;
ТП - технологический процесс(ы);
ЖЦ - жизненный цикл;
АТК - автоматизированный технологический комплекс;
SCADA (Supervisory Control And Data Acqusition) - диспетчерское управление и сбор данных;
HMI (Human-Machine Interface) - человеко-машинный интерфейс;
АСОДУ - автоматическое соединительное оборудование дистанционного управления.
При написании выпускной квалификационной работы использовались научные труды следующих авторов: Мякишев Д.В. [3], Федоров Ю.Н. [4], ТТТитттов О.В. [5], Синеглазов В.М. [6], Сергеев И.Ю. [6], Русакова Е.А. [7].
В первой главе выпускной квалификационной работы будут подробно рассмотрены теоретические аспекты изучаемой проблемы, включая понятие самой системы и возможных технологий применяемой при её разработке, будут определенны технологии, наиболее подходящие для разработки проекта.
Во второй главе будет произведен подробный анализ объекта автоматизации, его технологической структуры. Также будут определенны начальные требования к проектируемой системе, на основе которых будет составлено техническое задание.
Третья глава будет посвящена непосредственно этапам проектирования, составления списка выполняемых задач, также будет составлена структура новой функции рекомендаций оператору при аварийных сигналах параметров в системе. По завершению главы будут подведены итоговые расчёты целесообразности введения системы с учетом расхода на её создание и возможной прибыли.
Выпускная квалификационная работы включает в себя разделы: введение, трех основных глав, заключения, списка литературы, приложение, состоит из 83 страниц, в том числе, 9 рисунков, 3 таблицы.

Основная литература:
Мякишев Д.В. Принципы и методы создания надежного программного обеспечения АСУТП - М. : Инфра-Инженерия, 2017. — 114 с. 
Федоров, Ю. Н. Справочник инженера по АСУТП. Проектирование и разработка - М. Инфра-Инженерия, 2016. — 928 с.
Шишов О.В. Технические средства автоматизации и управления М.: ИНФРА-М, 2015. — 280 с.
Синеглазов В.М., Сергеев И.Ю. Автоматизация технологических процессов К.: НАУ, 2015. — 444 с.
Русакова Е.А. Системы сбора информации - Екатеринбург: УрГУПС, 2016. — 259 с.
Дополнительная литература:
ГОСТ 34. Разработка автоматизированной системы управления (АСУ)
РАЗРАБОТКА АВТОМАТИЗИРОВАННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ (АСУ). [Электронный ресурс]. URL: http://cons-svstems.ru/razrabotka-avtomatizirovannov-sistemy-
upravleniya-asu
В.А. ВТЮРИН АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ ОСНОВЫ АСУТП - М. ЛГА 2006 г., 152 с.
Иан Соммервилл Инженерия программного обеспечения, 6-е издание.: Пер. с англ.- М.: Издательский дом "Вильямс", 2002. - 624 с
Баранов С.Н., Домарацкий А.Н., Ласточкин Н.К., Морозов В.П. «Процесс разработки программных изделий» 2000г. Изд. Наука 176с.
Герасимов А. В., Титовцев А. С. Проектирование АСУТП с использованием SCADA-систем - М.: КНИТУ, 2014. 128 с.