КИП-Эксперт. Программный комплекс для выбора средств измерения
Современные объекты автоматизации содержат от нескольких десятков параметров для простых объектов, например, котельных, до нескольких тысяч для установок комплексной переработки нефти и газа. Выбор необходимых средств КИПиА и формирование заказных спецификаций для объектов с большим количеством точек контроля требует значительных затрат времени и труда. Для снижения трудоемкости и сокращения количества ошибок при выборе средств автоматизации и подготовке спецификаций в НТФ «Инкотех» разработан и используется программный комплекс КИП-Эксперт 1.0, предназначенный для:
- ведения базы данных средств измерения основных теплотехнических параметров – температуры, давления, уровня и расхода;
- автоматизированного выбора средств измерения из базы для заданных условий применения;
- формирования в автоматическом режиме обозначений типов выбранных моделей и перечней их технических характеристик;
- формирования в автоматическом и автоматизированном режимах спецификации оборудования в части раздела "Приборы и средства автоматизации".
Программный комплекс может использоваться на отдельной рабочей станции в качестве настольной инженерной системы, или обеспечивать поддержку работы группы проектировщиков в локальной вычислительной сети.
Основным компонентом программного комплекса (рис. 1) является специализированная реляционная база данных средств измерения, реализованная в среде СУБД MS Access.
Рис. 1. Структура программного комплекса КИП-Эксперт 1.0.
Структура базы данных разработана на основе анализа предметной области с учетом:
- основных технических характеристик контрольно-измерительных приборов и особенностей их выбора для конкретных условий применения;
- информации, необходимой для заказа приборов;
- требований к составлению заказных спецификаций на приборы и средства автоматизации.
В результате был создан инструмент, позволяющий описывать технические характеристики моделей средств измерения, заказные карты и шаблоны перечней технических характеристик, указываемых в заказных спецификациях.
Отличительной особенностью базы данных КИП-Эксперт является компактная структура и отсутствие избыточного дублирования хранимых данных, что обеспечивает несколько серьезных преимуществ.
Во-первых, для добавления новой модели средства измерения в базу данных требуется относительно немного времени. При условии знания пользователем предметной области и принципов организации информации в базе данных КИП-Эксперт этот процесс занимает не более одного-двух часов.
Во-вторых, небольшой объем физической памяти, необходимой для хранения базы данных. В частности, для хранения сведений о 150-ти сериях средств измерения, наиболее часто используемых НТФ "Инкотех" при выполнении проектных работ, среди которых Метран-55, -49, -100, -200, Rosemount 2088, 1151, 3051, MicroMotion DH, DT, F, R, T, Yokogawa EJA и др., требуется всего лишь 11 Мбайт на жестком диске.
Небольшой объем базы дает третье преимущество: высокую скорость выполнения запросов к базе и обработки данных программой для выбора средств измерения. Программа (рис. 2) является частью программного комплекса и обеспечивает взаимодействие пользователя с базой данных при решении следующих задач:
- сравнительного анализа технических характеристик средств измерения (рис. 3), имеющихся в базе данных или отобранных из базы по запросу пользователя;
- автоматизированного выбора моделей средств измерения;
- автоматического формирования заказных кодов и перечней технических характеристик выбранных моделей, заказных спецификаций.
Рис. 2. Программа для выбора средств измерения.
Рис. 3. Сравнение технических характеристик моделей средств измерения давления, выбранных для пользовательских исходных данных.
Предусмотрено два режима выбора средств измерения для исходных данных, вводимых пользователем, – диалоговый и пакетный. В диалоговом режиме пользователь задает требования к средству измерения в специальном диалоге. В пакетном режиме требования к средствам измерения формируются в «пакет», который представляет собой файл MS Excel заданного формата.
Поиск моделей, удовлетворяющих требованиям, указанным в исходных данных пользователя, выполняется по ряду критериев (более тридцати), среди которых:
- диапазон изменения измеряемого технологического параметра;
- параметры измеряемой среды (давление, температура, пр.);
- точность измерения;
- производитель;
- тип и свойства среды;
- степень агрессивности измеряемых сред;
- исполнение по взрывозащите;
- присоединение к процессу и др.
В программе выбора средств измерения реализован ряд специальных алгоритмов, которые позволяют:
- проверять технические характеристики моделей на соответствие требованиям, указанным пользователем.
- рассчитывать и выбирать шкалы из стандартных рядов.
- определять пределы рабочих давлений для заданных условий процесса.
- производить компоновку средств измерения с учетом необходимости применения вспомогательного оборудования Например, выбирать мембранные разделители для датчиков давления или нормирующие преобразователи для датчиков температуры.
- выполнять проверку температурных пределов моделей с учётом требуемых условий взрывозащиты, местной индикации, условий монтажа и пр. факторов.
- в процессе проверки моделей адаптивно изменять требования по ряду поисковых критериев, расширяя диапазон поиска.
- выполнять расчеты расходомеров: кориолисовых, вихревых, постоянного перепада давления, вихреакустических, ультразвуковых и электромагнитных.
- выполнять проверочные расчеты при выборе серийно выпускаемых сужающих устройств.
- комплектовать стандартные сужающие устройства дифманометрами.
- автоматически формировать коды заказа и перечни технических характеристик для выбранных моделей.
Применение вышеперечисленных, а также многих других алгоритмов, разработанных на основе анализа методов работы проектировщиков КИПиА, позволило обеспечить высокую продуктивность работы с программой. Пользователю достаточно ввести исходные данные, выбрать из списка, предложенного программой (рис. 4), интересующую его модель, и дать команду на формирование кода заказа и перечня технических характеристик или занесение полученных данных в файл спецификации (рис. 5).
Рис. 4. Представление результатов поиска средства измерения давления в диалоговом режиме.
Рис. 5. Фрагмент формируемой спецификации приборов и средств автоматизации.
Использование программного комплекса КИП-Эксперт 1.0 позволило ускорить в 5-6 раз процесс составления спецификаций на приборы и средства автоматизации. Кроме того, стало возможным обобщить и сделать доступным накопленный опыт по применению средств измерения для всех сотрудников фирмы, независимо от их специализации и опыта работы.
Научно-техническая фирма «Инкотех» готова по договорам с предприятиями обеспечить поставку описанного программного комплекса и техническую поддержку в течение года после его приобретения, с возможностью пролонгации обязательств.
Статья опубликована в журнале "Промышленные АСУ и контроллеры" №9 2004 г. Авторы: С.А. Витковский, Р.А. Володин, И.Я. Дубинский