Дослідження та розробка програмних методів та засобів забезпечення працездатності АСК ТП нафтоперекачувальних станцій - Автореферат

На сьогодні розроблено і досліджено досить великий арсенал методів і засобів забезпечення надійності цифрових пристроїв та компютерних систем, призначених для керування реальними обєктами та процесами. В той же час застосування цих методів для промислових обєктів ще не стало нормою, оскільки відсутні відповідні наукові обґрунтування та достатній досвід в адаптації навіть відомих методів забезпечення надійності в промислових умовах, хоча умови для їх застосування в промисловості суттєво кращі. Таку ситуацію можна вважати сприятливою для широкого застосування відомих методів забезпечення надійності та розробки нових методів, адаптованих до конкретних умов експлуатації обєкта та засобів автоматизації. Для промислових обєктів надійність засобів автоматизації безпосередньо впливає на ефективність роботи обєкта в цілому. Метою роботи є подальший розвиток методів надійнісного проектування дискретних систем керування та розробка алгоритмів і процедур, що забезпечують збереження працездатності компютерних мереж промислового призначення при виникненні помилок в інформації, що надходить від обєкта керування, а також несправностей електронного обладнання.Здебільшого цей час настільки малий, що відновлення може бути здійснено лише шляхом автоматичного переключення на резерв. Таким чином, арсенал методів, що можуть бути використані для забезпечення надійності АСК ТП НПС, повинен містити як методи, що застосовуються в невідновлюваних системах (мають структурну надлишковість), так і методи прискорення пошуку несправностей, типові для відновлюваних систем. Проведений аналіз показав, що розглянуті методи скеровані на покращення окремих показників надійності АСК ТП і в повній мірі не можуть розвязати проблему забезпечення ефективності автоматизованого комплексу в цілому з точки зору безвідмовності та безпеки (питання економічної доцільності й ефективності в дисертації не розглядаються). Задача випереджувального контролю може бути розвязана, якщо за траєкторією зміни параметрів до моменту j обчислити значення параметрів на майбутній ( )-й момент. Ймовірність безпомилкового виконання програмного забезпечення буде складати: де - ймовірність безпомилкового виконання системного (фірмового) ПЗ протягом часу t (цей час враховує роботу операційної системи з драйверами, виконання процедур і функцій, що входять до складу бібліотеки засобів автоматизації програмування); - ймовірність безпомилкового виконання функціонального (спеціального) ПЗ протягом часу t (ця ймовірність визначається, в основному, структурою ПЗ - функціональними можливостями по виявленню та усуненню наслідків помилок і відмов технічних засобів, а також залишковою кількістю в ПЗ).В дисертаційній роботі розвязана наукова задача подальшого розвитку методів надійнісного проектування компютерних систем керування промисловими обєктами на основі врахування реальних часових обмежень на виконання процедур контролю і відновлення працездатності та реальних умов експлуатації. Запропоновано та досліджено новий метод випереджувального контролю технічного стану НПС, що базується на відслідковуванні траєкторії змін стану в часі та дозволяє прогнозувати наближення до аварійних ситуацій. Розроблені нові процедури виявлення помилок в інформації, що надходить від обєкта, на основі використання кореляційних залежностей між окремими параметрами та значеннями одного параметра в різні моменти часу.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

В дисертаційній роботі розвязана наукова задача подальшого розвитку методів надійнісного проектування компютерних систем керування промисловими обєктами на основі врахування реальних часових обмежень на виконання процедур контролю і відновлення працездатності та реальних умов експлуатації. Основними результатами роботи є: 1. Запропоновано та досліджено новий метод випереджувального контролю технічного стану НПС, що базується на відслідковуванні траєкторії змін стану в часі та дозволяє прогнозувати наближення до аварійних ситуацій.

2. Розроблені нові процедури виявлення помилок в інформації, що надходить від обєкта, на основі використання кореляційних залежностей між окремими параметрами та значеннями одного параметра в різні моменти часу.

3. Досліджені можливості контролю обчислювального процесу за критерієм часу виконання окремих фрагментів програм і запропоновані відповідні програмні засоби та способи їх реалізації.

4. Досліджені можливості стандартних (фірмових) засобів для реалізації запропонованих методів і процедур.

5. Розроблені рекомендації по проектуванню промислових компютерних систем, для яких головним критерієм ефективності є надійність та безпека. Рекомендації використані при проектуванні програмного забезпечення АСК ТП НПС магістрального нафтопроводу Мозир-Кобрін (НПС “Туров”, НПС “Пінськ”, НПС “Кобрін”).

Впровадження розроблених методик та засобів дозволило підвищити ефективність роботи відповідних обєктів автоматизації за рахунок скорочення втрат через простої, що викликані порушеннями працездатності обладнання. Економічний ефект від використання розглянутих АСК ТП складає біля 650000 грн. на рік.

1. Рыжук Н.П. Некоторые методы повышения надежности программного обеспечения АСК ТП нефтеперекачивающих станций // Автоматизація виробничих процесів. - 2001. - №2(13). - C. 116-124.

2. Рыжук Н.П. Проектирование корректного программного обеспечения АСУ ТП нефтеперекачивающих станций // Вісник технологічного університету Поділля. - 2002. - №3. - Т. 2. - С. 184-188.

3. Рижук М.П. Особливості контролю працездатності АСК ТП нафтоперекачуючих станцій, реалізованих на базі промислових контролерів // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. - 2001. - №3. - С. 90-93.

4. Рыжук Н.П., Савченко Ю.Г. Экологический контроль - функция автоматизированного управления нефтеперекачивающими станциями // Науково-виробничий журнал „Арсенал ХХІ століття”.-2002. - №1. - С.67-70.

5. Рижук М.П., Савченко Ю.Г. Інформаційна надлишковість як універсальний засіб контролю реальних обєктів // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. -2001. - №2. - C.137-140.

6. Рыжук Н.П. Обработка и передача данных в АСУ ТП нефтеперекачивающих станций // Автоматизація виробничих процесів. - 2002. - №2(15). - С. 131-140.

7. Рыжук Н.П. Система обнаружения нарушений и восстановления работоспособности АСУ ТП нефтеперекачивающих станций на базе контроллеров Quantum // Автоматизація виробничих процесів. - 2002. - №1(14). - С. 108-116.

8. Рыжук Н.П. Распределение функций контроля работоспособности АСУ ТП порабочим программам различных иерархических уровней // Збірник наукових праць технологічного університету Поділля. - Хмельницький: ТУП, 2003. С.17-24.

9. Рыжук Н.П. Оценка работы АСК ТП нефтеперекачивающих станций при горячем резервировании контроллеров // Автоматизація виробничих процесів. - 2003. - №1(16). - С. 87-92.

10. Грабовский Г.Г., Рыжук Н.П., Ушаков В.А. Использование проблемно-ориентированных технологий при проектировании программного обеспечения АСУ ТП // Автоматизація виробничих процесів. - 2003. - №1(16). - С. 113-120.

11. Грабовский Г.Г., Рыжук Н.П., Ушаков В.А. Использование программной избыточности при создании и эксплуатации АСУ ТП нефтеперекачивающих станций // Автоматизація виробничих процесів. - 2003. - №2(17). - С. 111-117.

12. Грабовский Г.Г., Рыжук Н.П., Савченко Ю.Г., Ушаков А.В. Структурные и программные методы диагностирования компьютерных систем управления технологическими процессами // Автоматизація виробничих процесів. - 2004. - №2 (19). - С. 73-81.

13. Грабовский Г.Г., Рыжук Н.П. Оценка влияния показателей надежности на экономическую эффективность АСУ ТП // Автоматизація виробничих процесів. - 2005. - №1 (20). - С. 116-120.

14. Грабовський Г.Г., Рыжук Н.П. Организация оперативного упреждающего контроля для прогнозирования аварийных ситуаций в АСУ ТП нефтеперекачивающих станций // Вісник Хмельницького національного університету. - Частина 1. - Т. 1. - Хмельницький, 2005. - С. 72-76.

15. Рыжук Н.П. Опыт разработки и внедрения АСУ ТП нефтеперекачивающих станций // Тезисы докладов научно-практической конференции “Проблемы автоматизации технологических процессов и пути их решения на предприятиях Украины”. - К.: Національний авіаційний університет, 2002. - С. 24-28.

16. Рыжук Н.П. Методы улучшения показателей надежности программного обеспечения АСУ ТП // Тезисы докладов международной конференции по управлению “Автоматика 2002”. - Донецький національний технічний університет, 2002. - C. 245.

17. Рыжук Н.П. Организация и структура распределенных информационно-управляющих систем управления нефтеперекачивающими станциями // Доклад на II международной конференции "Параллельные вычисления и задачи управления", РАСО, 2004. - М.: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2004. - С. 499-514.