Предмет и задачи автоматизации
Автоматизация – комплекс организационно технических мероприятий направленных на создание систем управления технологическими процессами с частичной или полной заменой труда человека работой технологически управляемых устройств.
Современное химическое производство обладает рядом особенностей:
Значительная единичная мощность технических аппаратов;
Совмещение нескольких технологических процессов в одном аппарате;
Большое количество технических параметров и их сложное взаимодействие;
Ужесточенные требования к качеству продукции и удельному энергопотреблению;
Агрессивность, пожароопасность и т.д.
На любой технологический процесс действует внешнее возмущение, которое приводит к отклонению технологических параметров от заданных значений. Поэтому для получения продукции с заданными потребительскими свойствами, технологическим процессом нужно управлять.
Протекание технологического процесса характеризуется косвенным образом по значению технологических параметров: температура, давление, уровень. Поэтому задача управления сводится либо к поддержанию технологии на заданном уровне либо к их изменениям по заданному закону.
Повышение интенсификации химических производств идет по 2 направлениям:
- Увеличение единичной мощности;
- Совмещение нескольких технологических операций в одном аппарате.
В результате управление сложными аппаратами не возможно без применения автоматизации. Затраты на автоматизацию достигают 40% от общих затрат.
Задачи автоматизации:
Контроль технологических параметров. Особое внимание уделяется оперативности и достоверности, форм и представлений информации оператору.
Минимизация отклонений регулируемей величины от заданного значения
Дистанционное включение/выключение
Диагностика оборудования, блокировки, сигнализация
Структура и состав системы автоматического управления
АСУТП (автоматизированная система управления технологическими процес-сами) – это человеко-машинная система для выработки и реализации управляющих воздействий на технологические процессы управления. Воздействия формируются на основании технологических параметров.
Структура АСУТП
АСУ любой сложности может быть представлена как совокупность АСР, которые имеют следующую структуру:
ТО – технический объект
Д – датчики (средства измерен.)
ПРЕОБ – преобразователь
Щ/П – щиты/пульты
УСО – устройство связи с объектом
И – информация
Р – регулирование
РУ – ручное управление
СУ – супервизорное управление
(косвенное)
НЦУ – непоср. цифровое управл
ВК – вычислительный комплекс
Объект управления – динамическая система (технологический процесс, реализованный на соответствующем оборудовании или аппарате или машине или др.), у которой параметры, характеризующие состояние (выходной величины), изменяются во времени под влиянием входного воздействия (возмущающее, управляющее воздейставия).
Возмущение – неконтролируемое изменение параметров исходного сырья, энергетических потоков, состояния технического оборудования, параметров окружающей среды и т.д.
Регулирующее воздействие – материальные и тепловые потоки, которые можно целенаправленно изменять для поддержания параметров на заданном уровне.
Регулятор – техническое устройство для выработки управляющего воздействия в соответствии с заложенным алгоритмом и параметрами настройки.
Исполнительный механизм – устройство, воздействующее на процесс путем изменения потока вещества или энергии в соответствии с управляемым воздействием.
Регулятор вместе с объектом управления образуют замкнутую систему и для эффективного управления необходимо знать характеристики и свойства объекта и элементов системы. Их необходимо рассматривать как в статике так и в динамике.
Функции АСУТП: цель достигается путем выполнения системной функции.
Информационная подсистема – для предоставления персоналу оператив-ной, достоверной, подробной обработанной информации о прошлом, настоящем состоянии.
Сбор и первичная обработка информации включает в себя: опрос датчиков с заданной частотой, интервал опроса от секунд до часов и определяется количе-ством датчиков и ресурсами ВК, фильтрация и прогнозирование параметров. При фильтрации отбрасываются ошибочные результаты в измерительной системе, необходимо иметь ряд уравнений, осуществляется усреднение параметров за за-данные промежутки времени, интегрирование параметров за интервал, расчет тех-нико-экономических показателей.
Управляющая подсистема предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.
Выработка – определение на основании информации рациональных управляющих воздействий. Реализация – действие, обеспечивающие эти воздействия.
Включает в себя след. функции: управление отдельными параметрами (с по-мощью локальных регуляторов); программно-логическое управление (по командам ВК осуществляется управление включения/выключения оборудования к примеру); оптимальное управление (выдача оптимальных управляющих воздействий, обес-печивающих наилучшее достижение цели управления)
Вспомогательная подсистема – ее цель обеспечивать нормальное функци-онирование информационной управляющей (обеспечение работы оборудования подсистем как единого целого, диагностика системы, организация совместной ра-боты и т.д)
Режима работы АСУТП: автоматизированный и автоматический.
Автоматизированный: ручной – технологический персо-нал по поступающей информации от датчиков, на основании личных навыков и знаний принимает решение об изменении технологических параметров и реализует это непосредственно или дистанционно, закрывая или открывая затворную арма-туру; режим советчика – управляющий ВК рекомендует оперативному персоналу наиболее оптимальные значения управляющим воздействием; диалоговый – опе-ративный персонал имеет возможность по дополнительному запросу получить ин-формацию и только после этого принять решение о необходимых воздействиях.
Автоматизированный режим предусматривает выработку и реализацию воздействий без участия человека. Делится на супервизорное (косвенное) и непо-средственное цифровое. Косвенное – управляющий ВК изменяет настройки ло-кальных регуляторов. Непосредственное цифровое - управляющий ВК на осно-вании информации реализует управляющее воздействие непосредственно изменяя положение исполнительных механизмов.