Промисловість України на сучасному етапі залишається основним споживачем енергоресурсів, наприклад, частка промислового споживання електроенергії в окремих регіонах сягає 60 – 65%. Плановане підвищення ВВП України може призвести до збільшення споживання енергоресурсів, але це збільшення має бути засноване на впровадженні нових технологій.Через багаторазове подорожчання енергоресурсів їх частка в собівартості продукції для багатьох промислових підприємств різко зросла і становить 20 – 30%, а для найбільш енергоємних виробництв досягає 40% і більше. Разом з подорожчанням енергоресурсів настала економічно доцільна межа їх споживання в рамках історично сформованих технологій для кожного окремого підприємства, виникли питання якості використання цих ресурсів усередині підприємства і безпеки основних засобів виробництва. Фактори високої вартості енергоресурсів та забезпечення безпеки зумовили в останні роки кардинальну зміну ставлення до організації диспетчеризації в промисловості та інших енергоємних галузях (транспорт і житлово – комунальне господарство).
Сучасна цивілізована організація виробництва заснована на використанні автоматизованого приладового обліку, що зводить до мінімуму участь людини на етапі вимірювання, збору і обробки даних і забезпечує адаптацію до різних тарифних систем і графіки роботи підприємства. Облік всебічний з наданням оперативної і достовірної інформації для всіх зацікавлених сторін: постачальників енергоресурсів та їх споживачів, працівників самого підприємства і служб інженерного контролю і безпеки.При наявності сучасної АСДУ промислове підприємство повністю контролює весь свій процес ресурсоспоживання і має можливість за погодженням з постачальниками енергоресурсів гнучко переходити до різних тарифних систем, мінімізуючи свої енерговитрати. У цьому випадку з'являється можливість ефективно перерозподіляти всі види ресурсів усередині підприємства, контролюючи ефективність використання робочого часу працівниками підприємства. При цьому безпека їх роботи буде забезпечена на більш високому рівні під час всього робочого дня. Сьогоднішній день промислових підприємств в області диспетчеризації пов'язаний з впровадженням сучасних АСДУ, реалізованих на основі сучасних інформаційних технологій. Багато провідних фірм світу пропонують інтегровані рішення диспетчерських інженерних служб забезпечення життєдіяльності підприємства з використанням мікропроцесорних систем і засобів, мережевих телекомунікаційних пристроїв і високопродуктивних робочих станцій.
Метою магістерської роботи є аналіз існуючих автоматизованих і диспетчерських систем управління СЕС, а також моделювання нових інтегрованих рішень для промислових підприємств.
У магістерській роботі розглянуті питання автоматизації і диспетчеризації систем електропостачання (СЕС) промислових підприємств, проблеми створення автоматизованих систем з високим ступенем інтеграції в рамках єдиної автоматизованої системи диспетчерського обліку (АСДУ) промислового підприємства. Розглянуто основні проблеми інтеграції технологічного обладнання, що має різнобічну прикладну спрямованість, в єдину інформаційно – керуючу систему диспетчерського контролю. Робота носить навчально – дослідницький характер і заснована на реальних проектах автоматизації ПП «Шахта Гірник – 95». Наведено функціональну структуру, основні характеристики та режими роботи АСДУ. Показано можливості впроваджуваних інформаційних рішень, як у плані впровадження нових технологій, так і модернізації існуючих автоматизованих систем. Показані приклади автоматизації і диспетчеризації систем електропостачання (СЕС) промислового підприємств, побудовані у відповідності із новими підходами і методами управління виробництвом. Представлені в магістерській роботі рішення автоматизації і диспетчеризації СЕС на сьогоднішній день є передовими розробками як зарубіжних, так і вітчизняних виробників. Побудова надійних автоматизованих систем контролю і управління енергоспоживання (АСКОЕ) на основі єдиного системного підходу (із застосуванням нових інформаційних технологій) дозволить вирішити багато поточних та майбутніх проблем вітчизняних промислових підприємств. У рамках розділу безпеки і екологічності роботи розглянуті питання охорони праці диспетчерів на автоматизованому диспетчерському пункті. Проведено розрахунок економічної ефективності впровадження автоматизованої системи диспетчерського управління. Автоматизована система управління (АСУ) – це система "людина – машина", що забезпечує ефективне функціонування об'єкта, в якій збір, передача та обробка інформації, необхідної для реалізації функцій управління, здійснюються із застосуванням засобів автоматизації та обчислювальної техніки [1]. Окрема функція АСКОЕ – це сукупність завдань, спрямованих на досягнення спільної мети управління і об'єднаних єдиним критерієм управління.
Рис. 1 – АСКОЕ промислового підприємства
Структура АСКОЕ, побудована із застосуванням ПЕОМ У числі головних проблем, що виникають при створенні АСКОЕ підприємства – оптимальний розподіл функцій між універсальними і спеціалізованими засобами. Це в кінцевому підсумку визначає конкретний вибір технічних засобів, сумарні витрати на створення АСКОЕ, її експлуатацію і досягнення ефективності. Одна крайність при вирішенні зазначеної проблеми полягає у перенесенні майже всіх функцій АСКОЕ на ЕОМ. Повна централізація збору та обробки вимірювальних даних на ЕОМ – призводить до зменшення витрат на спеціалізоване обладнання, але водночас і до збільшення витрат на кабелі зв'язку, зниження надійності і живучості системи в цілому, а також робить проблематичною її метрологічну атестацію. Інша крайність – побудова АСКОЕ виключно на базі спеціалізованих засобів. У даному випадку досягається економія кабельної продукції, успішно вирішуються питання метрологічної атестації, забезпечується децентралізований доступ до інформації, але знижується ефективність АСКОЕ в цілому за рахунок обмеження функцій систем у плані повноти накопичення даних, їх обробки, відображення, документування та аналізу інформації. Оптимальний підхід при створенні АСКОЕ підприємства полягає в узгодженому виборі спеціалізованих і універсальних засобів з урахуванням їх функцій. При цьому типова структура централізованої АСКОЕ підприємства включає, як спеціалізовані системи, так і ПЕОМ (Рис.1) [2]. Пристрої збору та передачі даних (ПЗПД) виконані у вигляді мікропроцесорних засобів і призначені для економії кабельної продукції, а також для контролю каналів зв'язку. Структура АСКОЕ конкретних підприємств відрізняються кількістю і типом систем, засобами зв'язку, але для всіх АСКОЕ характерні взаємозалежність функцій ПЕОМ і систем [3].
Рис. 2 – Структурна схема АСКОЕ
Сучасні спеціалізовані інформаційно – вимірювальні системи автоматизованого електропостачання характеризуються певним числом вимірювальних каналів і груп обліку, а також списком штатних енергетичних (потужність, витрата) і сервісних (непрацюючі канали, подавачі живлення тощо) параметрів. До групи алгебраїчно підсумовуються дані певних вимірювальних каналів одного виду обліку (точки обліку) відповідно до схеми АСУ – Енерго конкретного підприємства [4]. За відповідній групі і (або) каналу система за певні проміжки часу накопичує інформацію про фактичні витрати енергії або енергоносіїв ( електроенергії, холодної та гарячої води, пари, газу, повітря тощо). Інструментальне забезпечення систем диспетчерського управлінняПобудова систем диспетчерського управління як відкритих систем, апаратні засоби та програмне забезпечення яких узгоджується з міжнародними стандартами, забезпечує прийняття найкращого рішення, що задовольняє як споживачів, так і виробників АСУ.
Ї Їх відмінною особливістю є жорсткий функціонально – часовий зв'язок з технологічним циклом (устаткуванням) виробництва, передачі, розподілу та споживання електроенергії, яка і визначає підхід до створення відкритих АСКОЕ та АСДУ [5]. Основу архітектури (платформи) розглянутих систем повинні складати базовий виріб – система диспетчерського керування та збору даних (СДУСД), а також модулі прикладного програмного забезпечення. Даний підхід забезпечує різноманіття (масштабованість) і гнучкість (нарощування) при побудові АСУ на єдиній платформі – від систем на базі однокористувацького персонального комп'ютера (РС) і диспетчерського щита з мнемосхемою (на невеликих і середніх підстанціях) до розрахованих систем на основі спеціалізованих серверів і робочих станцій. У першому випадку говорять про однорівневу АСУ, у другому – двох і багаторівневу архітектуру АСУ. Архітектура відкритих АСУ повинна передбачати чіткий розподіл функцій, що реалізуються окремими серверами. При цьому критичні до часу функції можна реалізувати на подвійному комплекті серверів (основний і резервний), в той час як менш критичні – на поодиночних. Ця гнучка і ефективна схема резервування в повній мірі забезпечує високу надійність функціонування АСУ [5].
Інформація в СДУСД повинна надходити через сервери збору даних і сервери зв'язку. Сервери збору даних повідомляються з локальними блоками управління (ЛБУ), що встановлюються на підстанціях, а сервери зв'язку – з іншими центрами управління. Для полегшення створення і зміни (розширення) СДУСД до унiкальних вимог замовника програмне забезпечення повинно бути виконано у вигляді окремих модулів зі стандартними інтерфейсами. Використання у відкритих СДУСД високопродуктивних робочих станцій і серверів, розподілених комп'ютерних баз даних, а також розробка людино – машинних інтерфейсів, які забезпечують найбільшу зручність роботи операторів і найкраще виконання ними функціональних обов'язків, що стосуються управління технологічним обладнанням. Щоб добитися поставлених завдань, необхідно використовувати для автоматизації систем управління сучасні технології та мікропроцесорні засоби автоматизації.
Рис. 3 – Технічні засоби для систем автоматизації
Майбутнє промислового виробництва пов'язане з необхідністю жорсткого контролю над енергоресурсами, обмеженням і зниженням їх частки в собівартості продукції. Вирішення цих завдань необхідно пов'язувати з енергозбереженням та впровадженням нових технологій управління підприємствами. Рішучий крок у цьому напрямку – це розробка і впровадження інтегрованих автоматизованих систем диспетчерського управління (АСДУ), які включають в себе життєзабезпечення всього промислового підприємства. Розглянута в магістерській роботі АСДУ шахти, побудована на базі контролерів, дає можливість підвищити ефективність управління і комплексно вирішувати завдання життєзабезпечення. Для організації ефективного диспетчерського контролю можна рекомендувати до установки інтегровані системи управління промисловими об'єктами, що призведе до більшої оперативності диспетчерських служб і більш якісному обслуговуванню систем життєзабезпечення підприємства.