1.8 Основні принципи автоматизації виробництва

У своєму розвитку автоматизація виробництва пройшла кілька стадій, які змінювали один одного. У той же час, вони можуть застосовуватися одночасно і застосовуються зараз на різних підприємствах і типах виробництв. Розглянемо їх послідовно.


1.8.1 Поняття системи автоматичного регулювання (САР)

САР є першим рівнем (іноді єдиним) більшості систем автоматичного та автоматизованого управління. Часто їх ще називають системами локального регулювання. Основне їхнє призначення це підтримка параметрів технологічного процесу в заданих межах або зміна їх по заданому закону. Вони широко застосовуються в тих випадках, коли існує один керуючий параметр і один контрольований параметр, на який він впливає. Наприклад, в лабораторній печі контролюється температура і нагрівання здійснюється за допомогою електричної спіралі. Регулювати температуру можна за рахунок зміни струму або напруги на спіралі.

Зазвичай САР застосовуються там, де регулювання ведеться в досить вузьких межах, при виході системи за ці межі САР відключають і переходять на ручне управління або управління від АСУТП.

Іноді в одній системі використовується декілька САР для управління системою по декількох каналах вхід-вихід.

1.8.2 Поняття інформаційно-вимірювальної системи (ІВС)

ІВС, або як їх ще називають системи централізованого контролю (СЦК), історично з'явилися першими і широко застосовуються до цих пір в тих виробництвах, де технологічні процеси високостабільних, стійкі до зовнішніх впливів, а керуючі впливу складно формалiзуються,. Наприклад, ІВС широко застосовуються в енергетиці.

Як випливає з назви, основним завданням ІВС є централізований збір інформації про хід технологічного процесу (опитування датчиків), обробка її і видача у вигляді зручному для подальшого використання.

1.8.3 Поняття автоматизованої системи управління технологічним процесом (АСУТП)

АСУТП призначена для автоматичного збору інформації про хід технологічного процесу, обробки її, вироблення керуючих впливів для його коригування та діалогу з оператором-технологом у разі значних порушень технологічних режимів, підготовки звітних документів. Складовою частиною АСУТП є ІВС.

В даний час АСУТП широко застосовуються в промисловості, особливо там, де виконуються складні технологічні процеси з великою кількістю контрольованих параметрів і керуючих впливів, з метою розвантаження оператора від рутинної роботи та зосередження його уваги на тих випадках, коли потрібне його втручання.

Автоматизовані системи управління технологічними процесами відрізняються від систем автоматичного управління (регулювання) більш широким діапазоном автоматизуються функцій управління. АСУТП виконують такі основні функції: централізованого контролю, визначають оптимальний технологічний режим, що задовольняє обраним критерієм; формують і реалізують, що управляють, забезпечують ведення оптимального режиму; коригують математичну модель об'єкта при змінах на об'єкті; розраховують і реєструють поточні та узагальнені технологічні та економічні показники; оперативно розподіляють матеріальні потоки і енергію між технологічними агрегатами і ділянками; оперативно розподіляють допоміжні механізми і ремонтні засоби; оперативно коректують добові і змінні планові завдання по випуску продукції.

Перелічені функції можуть бути реалізовані, як правило, при використанні ЕОМ. Тому наявність ЕОМ в контурі управління процесом вважається однією з відмінних рис АСУТП. Залежно від способу включення ЕОМ в контур управління можна виділити п'ять різних типів структур АСУТП, що розрізняються характером функцій управління.

1. ЕОМ у режимі збору інформації. Параметри технологічних процесів, виміряні датчиками, перетворяться в цифрову форму засобами сполучення і вводяться в ЕОМ. Після обробки в ЕОМ оперативна інформація про хід процесу надходить на засоби відображення технологічних параметрів; статистична інформація, призначена для реєстрації, а також обчислені економічні та технологічні показники друкуються у вигляді документа. Системи збору і обробки даних виконують в основному ті ж функції, що і систем централізованого контролю, і є більш високою ступінню їх організації. Такі системи використовуються при управлінні технологічними та виробничими процесами в тих випадках, коли існують причини, за якими визначення технологічного режиму і формування керуючих впливів повинні виконувати люди.

2. ЕОМ у режимі порадника. У таких системах крім збору та обробки інформації виконуються наступні функції: визначення раціонального технологічного режиму за окремими технологічними параметрами або всьому процесу в цілому; визначення керуючих впливів по всіх або окремих керованим змінним процесу; визначення значень уставок локальних регуляторів. У системах-порадника дані про технологічному режимі і керуючих впливах надходять через засоби відображення інформації у формі рекомендацій оператору, який може прийняти або відкинути їх. Рішення оператора грунтується на власному розумінні ходу технологічного процесу та досвіді управління ним. В одних випадках обчислення керуючих впливів виробляються щоразу, коли фіксується відхилення параметрів процесу від заданого технологічного режиму. Процес обчислення ініціюється програмою-диспетчером, яка містить підпрограму аналізу стану процесу. В інших випадках обчислення ініціюються оператором у формі запиту. Системи-порадники застосовуються в тих випадках, коли потрібно обережний підхід до рішень, виробленим формальними методами, що пов'язано з невизначеністю у математичному описі керованого процесу. Невизначеність може виражатися в наступному:

- Математична модель недостатньо повно описує процес, тому що пов'язує лише частина керуючих і керованих змінних процесу;

- Математична модель адекватна процесу лише у вузькому інтервалі зміни технологічних параметрів;

- Математична модель процесу занадто складна для реалізації у складі АСУТП;

- Розрахунки з математичної моделі не можуть бути виконані в реальному часі;

- Критерії управління носять якісний характер і істотно змінюються в залежності від великого числа зовнішніх факторів.

Невизначеність описів може бути вимушеною, що відбиває погану вивченість складного процесу, так і навмисної, викликаної тим, що реалізація повної та адекватної моделі вимагає застосування великої дорогої ЕОМ, що в даному випадку економічно не виправдовується.

3. ЕОМ у режимі супервизорного управління. АСУТП, що функціонує в режимі супервизорного управління, являє собою дворівневу ієрархічну систему. Нижній рівень, безпосередньо пов'язаний з процесом, утворюють локальні регулятори окремих технологічних параметрів. На верхньому рівні керування встановлена ЕОМ, основною функцією якої є визначення оптимального технологічного режиму та обчислення на його основі значень уставок локальних регуляторів.

Вхідний інформацією для обчислення уставок є значення деяких керованих параметрів, вимірювані датчиками регуляторів і контрольовані параметри стану процесу, вимірювані датчиками. Оператор з пульта управління має можливість вводити додаткову інформацію, зокрема, змінювати обмеження на керовані та керуючі змінні, уточнювати критерій управління в залежності від зовнішніх факторів. Можливі два варіанти реалізації супервизорного управління: з математичною моделлю і без неї. Якщо є досить адекватна і проста модель процесу і критерій управління (цільова функція), то обчислення уставок регуляторів може бути організоване як рішення задачі оптимального управління. У тих випадках, коли з-за складності процесу не ставиться завдання оптимального управління, управління можна організувати як процес експериментального пошуку екстремуму цільової функції управління, коли оптимальний технологічний режим шукається методом проб і помилок. Супервизорного режим дозволяє здійснювати автоматичне керування процесом. Роль оператора зводиться до спостереження за процесом і, в разі необхідності, до коректування мети управління і обмежень на змінні.

4. ЕОМ в режимі безпосереднього цифрового керування. На відміну від супервизорного управління при безпосередньому цифровому управлінні управляючі дії розраховуються ЕОМ і передаються безпосередньо на виконавчі органи. Режим безпосереднього цифрового керування дозволяє виключити локальні регулятори з задається уставкою.

5. Ієрархічні системи управління. Якщо однорівнева структура АСУТП не забезпечує необхідного режиму функціонування складного технологічного об'єкта, то систему управління можна побудувати як багаторівневу - у вигляді окремих підсистем, між якими встановлені відносини підпорядкування. Кожна підсистема має ЕОМ, що працює в одному з описаних вище режимів. Функції управління можуть бути розподілені між рівнями, наприклад, наступним чином. Нижній (перший) рівень управління безпосередньо керує технологічними операціями.

Другий рівень виконує функції розрахунку і оперативного коректування режимів технологічних операцій. Третій рівень управління представляє собою центральну керуючу підсистему, вирішальну завдання розрахунку і оперативного коректування технологічного режиму всього процесу в цілому.

Розглянуті п'ять типів структур АСУТП розрізняються способом включення ЕОМ у контур управління. Три останніх типу структур повністю виключають оператора з основного контуру управління, тому системи, побудовані на їх основі, можна віднести до класу автоматичних. Для складних процесів на великих виробничих комплексах будуються системи управління, що поєднують описані способи включення ЕОМ у контур управління. Така система поділяється на підсистеми, для кожної з яких в залежності від можливостей її математичного опису та економічно доцільності обрана певна структура.

Комплекс підсистем можна реалізувати або на одній ЕОМ, що розділяє час між підсистемами, або на декількох ЕОМ, кожна з яких обслуговує відповідну підсистему, або на обчислювальної мережі, що складається з великого числа міні-чи мікро-ЕОМ.

Важливою складовою частиною АСУТП, багато в чому визначає її функціональні можливості, є математичне забезпечення (МО), яке можна розділити на функціональний і загальносистемне. Функціональне математичне забезпечення утворюється комплексом програм, безпосередньо виконують функції управління даним процесом. Загальносистемне МО у поєднанні зі спеціальними апаратними засобами дозволяє управляти ресурсами ЕОМ, здійснювати спілкування оператора та ЕОМ, використовувати стандартні програми при вирішенні функціональних завдань, виконувати діагностування елементів ЕОМ. У сучасній термінології загальносистемне МО прийнято називати операційною системою (ОС). Компонентами ОС є чотири комплекси програм: управління ресурсами; програмні засоби спілкування оператора та ЕОМ, діагностичні програми, стандартні програми.

Управління ресурсами. ЕОМ має ресурси чотирьох видів: часом центрального процесора, пам'яттю, зовнішніми пристроями та програмним забезпеченням. Час центрального процесора розподіляється між функціональними програмами шляхом переключення з однієї програми на іншу, яке виконується або за заздалегідь складеним розкладом, або без нього. Розклад будується на підставі вимог до управління технологічним процесом і являє собою порядок і час виконання функціональних програм. Перемикання без розкладу відбувається під дією сигналів переривання, джерелами яких можуть бути технологічний процес і оператор. Отримавши сигнал переривання, ОС зупиняє виконання поточної програми, але таким чином, щоб надалі можна було повернутися до її виконання у тому місці, де вона була перервана. Зауважимо, що розклад регламентує лише виконання функціональних програм, причому воно може вимагати одночасного виконання кількох програм, які можна здійснити при мультипрограмування і режимі поділу часу.

Засоби спілкування оператора та ЕОМ (інтерфейс користувача). Для спілкування оператора та ЕОМ розробляється спеціальна мова, що складається з обмеженого набору команд, що представляють собою слова природної мови. Команди вводяться через клавіатуру дисплея. Функціями програмних засобів спілкування є переклад мови оператора на машинну мову, інтерпретація команди, а потім спільно з іншими програмами ОС планування і реалізація дій, необхідних даною командою.

Діагностичні програми. Головна мета діагностики - підвищення експлуатаційної надійності АСУТП за рахунок швидкого виявлення нормального функціонування ЕОМ і відшукання що відмовив.

Стандартні програми. Хоча кожна АСУТП має ряд специфічних рис і тому носить індивідуальний характер, у багатьох з них потрібне проведення стандартних технічних розрахунків та операцій над даними. Тому в складі ОС існує бібліотека стандартних програм, не призначених безпосередньо для виконання операцій управління.

Вона використовується програмістами при створенні функціональних і службових програм АСУТП.


Информация о работе «Технологічний процес виробництва РЕА та його автоматизація»
Раздел: Коммуникации и связь
Количество знаков с пробелами: 117936
Количество таблиц: 0
Количество изображений: 10

Похожие работы

Скачать
46199
1
0

... що входять до складу припою, флюсів та миючих середовищ, до приміщень та робочих дільниць, де виконується паяння, ставляться особливі вимоги. 2.2. Вимоги до виробничих приміщень, технологічних процесів і обладнання Дільниці, на яких зосереджені операції паяння, виділяють н окреме приміщення. Опорядження приміщень, повітропроводів, комунікацій, опалювальних приладів має допускати їх очищення ...

Скачать
19011
3
0

... технології розбирально – складаль-них робіт Внаслідок втомленості металу та порушення технології розбирально – складальних робіт Внаслідок динамічних навантажень та порушення технології розбирально – складальних робіт 2. Технологічний розділ   2.1 Можливі маршрути ремонту деталі Маршрут 1 Дефект 4 Короблення поверхонь фланців кріплення до головки циліндрів Маршрут 2 Дефект 4 Короблення ...

Скачать
133393
30
25

... ; 11 - канал конвеєра; 12 - відкрита частина конвеєра; 13,14,15 - вентилятори; 16 - теплообмінник Рисунок 2.6 - Потоково-конвеєрна лінія Буде встановлено 2 потоково-конвеєрних ліній для виробництва плиток для підлоги продуктивністю 400 тис м²/рік. 2.5.11 Розрахунок складу готової продукції При розрахунку складу готової продукції необхідно знати запас виробів, вид упаковки, площу, що ...

Скачать
76777
5
2

... день ТОВ „Молочна країна” є сучасним спеціалізованим підприємством по виробництву сичужних сирів, молока, незбираномолочної продукції. Асортимент продукції, що випускається: ·             пастеризоване молоко: 2,5%; ·             кефір: 2,5%; ·             сметана: 20%; 15%; ·             сир з чеддеризацією сирної маси в асортименті; ·             сироватка збагачена; ·             сир ...

0 комментариев


Наверх