1. Призначення, мета створення та функції АСКТП

АСУТП предназначена для:

- диагностика оборудования и контроль ТП;

- сигнализация при отклонении ТП от заданных значений или аварийной ситуации

- логическое управление технологическим оборудованием

- управление ТП

Целями создания АСУТП являются:

• Обеспечение надежной и безаварийной работы производства;

• Стабилизация эксплуатационных показателей технологического оборудования и режимных параметров технологического процесса;

• Увеличение выхода товарной продукции;

• Уменьшение материальных и энергетических затрат;

• Снижение непроизводительных потерь человеческих, материально - технических и топливно-энергетических ресурсов, сокращение эксплуатационных расходов;

• Выбор рациональных технологических режимов с учетом показаний промышленных анализаторов, установленных на потоках, и оперативной корректировки стратегии управления по данным лабораторных анализов;

• Улучшение качественных показателей конечной продукции;

• Предотвращение аварийных ситуаций;

• Автоматическая и автоматизированная диагностика оборудования АСУТП.

Функцией АСУТП называется действие системы, направлена ​​на решение одной из частных задач управления. Функции АСУТП разделяют на информационные, управляющие и вспомогательные.

К упра­вляющим функциям АСУ ТП относят регулирование (стабилиза­цию) отдельных технологических переменных, логическое упра­вление операциями или аппаратами, программное логическое управление группой оборудования, оптимальное управление уста­новившимися или переходными режимами или отдельными ста­диями процесса, адаптивное управление объектом в целом, напри­мер управление участком станков с ЧПУ, оперативная коррек­ция суточных и сменных плановых заданий и др.

Информационные функции АСУ ТП — это функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации для последующей обработки. К информационным функциям АСУ ТП относят централизованный контроль и изме­рение технологических параметров, косвенное измерение, вычи­сление параметров процесса (технико-экономических, внутренних переменных), формирование и выдала текущих и обобщающих технологических и экономических показателей оперативному персоналу АСУ ТП, подготовка и передача информации в смежные системы управления, обобщенная оценка и проверка состояния ГПС и его оборудования.

Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за состоянием функционирования технических и программных средств системы. АСУ ТП как компонент общей системы управления промыш­ленным предприятием предназначена для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информацией. АСУ ТП, созданные для объектов основного и вспомогательного производства, представляют низовой уровень АСУП.

2. Види та призначення регуляторів

Для регулирования объектами управления, как правило, используют типовые регуляторы, названия которых соответствуютназваниям типовых звеньев (описание типовых звеньев представлено в разделе 2.4):

1. П-регулятор, пропорциональный регулятор Передаточная функция П-регулятора: W_п(s) = K₁. Принцип действия заключается в том, чторегулятор вырабатывает управляющее воздействие на объект пропорционально величинеошибки (чем больше ошибка Е, тем больше управляющее воздействие Y).

2. И-регулятор, интегрирующий регулятор Передаточная функция И-регулятора: W_и(s) = К₀/s. Управляющее воздействие пропорционально интегралу от ошибки.

3. Д-регулятор, дифференцирующий регулятор Передаточная функция Д-регулятора: W_д(s) = К₂*s. Д-регулятор генерирует управляющее воздействие только при изменении регулируемой веричины: Y= K2 * dE/dt. На практике данные простейшие П, И, Д регуляторы комбинируются в регуляторы вида ПИ, ПД,ПИД (см. рис.1):

Виды непрерывных регуляторов

В зависимости от выбранного вида регулятор может иметь пропорциональную характеристику (П), пропорционально-интегральную характеристику (ПИ), пропорционально-дифференциальную характеристику (ПД) или пропорционально-интегральную (изодромную) характеристику с воздействием по производной (ПИД-регулятор).

4. ПИ-регулятор, пропорционально-интегральный регулятор ПИ-регулятор представляет собой сочетание П- и И-регуляторов. Передаточная функция ПИ-регулятора: W_пи(s) = K₁ + K₀/s.

5. ПД-регулятор, пропорционально-дифференциальный регулятор ПД-регулятор представляет собой сочетание П- и Д-регуляторов. Передаточная функция ПД-регулятора: W_пд(s) = K₁ + K₂ s.

6. ПИД-регулятор, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор. ПИД-регулятор представляет собой сочетание П-, И- и Д-регуляторов. Передаточная функция ПИД-регулятора: W_пид(s) = K₁ + K₀ / s + K₂ s.

ПИ-регулятор, реакция на единичное ступенчатое воздействие

Вотличие от П-регулятора у ПИ-регулятора, благодаря интегральной составляющей, исключается отклонение регулирования.

3. Дайте визначення термінам: термопара, пірометр.

Пирометр — прибор для бесконтактного измерения температуры тел. Принцип действия основан на измерении мощности теплового излучения объекта измерения преимущественно в диапазонах инфракрасного излучения и видимого света. Пирометры применяют для дистанционного определения температуры объектов в промышленности, быту, сфере ЖКХ, на предприятиях, где большое значение приобретает контроль температур на различных технологических этапах производства(сталелитейная промышленность, нефтеперерабатывающая отрасль). Пирометры могут выступать в роли средства безопасного дистанционного измерения температур раскаленных объектов, что делает их незаменимыми для обеспечения должного контроля в случаях, когда физическое взаимодействие с контролируемым объектом невозможно из-за высоких температур. Их можно применять в качестве теплолокаторов (усовершенствованные модели), для определения областей критических температур в различных производственных сферах.

Термопара, датчик температуры, состоящий из двух соединённых между собой разнородных электропроводящих элементов (обычно металлических проводников, реже полупроводников). Действие Т. основано на эффекте Зеебека .Если контакты (обычно — спаи) проводящих элементов, образующих Т. (их часто называют термоэлектродами), находятся при разных температурах, то в цепи Т. возникает эдс (термоэдс), величина которой однозначно определяется температурой "горячего" и "холодного" контактов и природой материалов, примененных в качестве термоэлектродов.

4. Назвіть та охарактеризуйте режими роботи АСКТП

Режимы работы АСУТП:

А) автоматизированный на основе полученной информации о состоянии ТОУ. Оперативный персонал принимает решения от изменения технологических режимов и воздействует на технологический процесс.

- режим «советчика» - ЭВМ рекомендует операторам-технологам через монитор оптимальное значение основных технологических параметров. Принимая совет оператор вмешивается в технологический режим.

- диалоговый режим – оператор запрашивает необходимую информацию о качестве, количестве сырья, прогнозируемом качестве и т.д. и принимает управляющее решение.

Б) автоматический режим – формирование и реализация управляющих воздействий без любого участия человека.

- супервизорное управление – оператор-технолог выполняет функция наблюдателя, система сама принимает решение.

5. Інтегральний регулятор його недоліки та переваги

В интегральном регуляторе изменение входного сигнала вызывает пропорциональное изменение скорости выходного сигнала (а не его величины, как в пропорциональном регуляторе).

Математически закон регулирования записывается:

Tи - постоянная времени интегрирования, является параметром настройки интегрального регулятора.

В интегральном регуляторе скорость изменения выходного сигнала тем больше, чем больше величина входного сигнала. Численное значение параметра равно времени, в течение которого исполнительный механизм переместится из одного крайнего положения в другое при максимальном значении . Интегральный регулятор поддерживает установившееся значение регулируемой величины вне зависимости от нагрузки регулируемого объекта, т.е. в системе отсутствует остаточное отклонение. По этой причине такие регуляторы называют астатическими.

Достоинство: нет ошибки регулирования.

Недостаток - малое быстродействие.

6.Дайте визначення термінам:АСКТП,час запізнення.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) — комплекс технических и программных средств, предназначенный для автоматизации управления технологическим оборудованием на промышленных предприятиях.

Запаздывание – время между нарушением равновесия (входным воздействием) и началом изменения выходной величины.

7.Наведіть класифікацію АСКТП за різними ознаками. охарактеризуйте кожну групу системи.

Классификация может быть: 1) По критерию сложности объектов управления. 2) По функционально-алгоритмическому признаку. Рассмотрим первый вариант. 1) АС программного управления 2) АСУ технологическими установками с малым числом контролируемых и регулируемых параметров(до 20) 3) АСУ технологическими установками или агрегатами с малым числом контролируемых и регулируемых параметров(до 40) 4) АСУ технологическими установками, агрегатами или процессами с малым числом контролируемых и регулируемых параметров(около 100) 5) АСУ технологическими агрегатами или процессами с большим числом регулируемых и оптимизируемых параметров(около 800) 6) АСУ технологическими переделами и производствами с агрегатами и установками для местного управления которыми средства ВТ не используются 7) АСУ технологическими переделами и производствами с агрегатами и установками оснащенными средствами ВТ Классификация по функционально-алгоритмическому признаку. Представляется целесообразным разделить по функционально-алгоритмическому признаку системы управления технологическими процессами на базе управляющих ЭВМ на три класса. 1)Системы логико-программного управления 2)Системы оптимального управления 3)Системы комплексного управления К 1-му классу АСУТП относятся системы с наиболее простой формой алгоритма управления - полностью запрограммированным ходом процесса (ранее его вел оператор). Основная функция центрального процесса АСУТП - логические операции по выполнению нескольких программ (в частном случае - одной) с автоматическим распределением времени. Типовым алгоритмом управления служит заранее установленная последовательность логических операций с условным или безусловным переходом от одной позиции к другой. АСУТП 2-го класса достаточно широко применяются в непрерывных и непрерывно-дискретных производственных процессах. Главной функцией центрального процессора в таких системах являются выполнение на основании входных данных, получаемых от объекта управления, математических операций и выработка по результатам вычислений регулирующих воздействий. АСУТП 3-го класса в основном охватывают среднюю ступень иерархических систем управления производством. Это класс организационно-технологических АСУ-АСУОТП.

8.Пропорційний регулятор його недоліки та переваги.

Пропорциональный закон регулирования – линейный закон регулирования, отражающий прямопропорциональную зависимость между изменением управляющего воздействия и ошибкой регулирования.

- коефициент усиления.

Статическая характеристика пропорционального регулятора

u%

u

E1

E2 Y%

У первого регулятора коэф усиления больше .Чем больше , тем круче статическая ошибка, тем точность регулирования выше.

E = 0 при бесконечность (знак), но практически это невозможно, поэтому П-регуляторы всегда имеют статическую ошибку – это их минус.

Преимущество – высокая скорость регулирования.

Переходная характеристика П-регулятора

u

Y(t)

9.Дайте визначення термінам:Час ізодрому, метрологія.

Время изодрома показывает за какое время выход регулятора изменится на 100% (регулирующий орган переместится из одного крайнего положения в другое) при скачкообразном изменении входного сигнала на 100%. Таким образом Т_и характеризует быстродействие регулятора.

Время изодрома Т_и=1/K₀ - величина, обратная K_0.

Метрология – это наука об измерениях и методах обеспечения их единства.

Метрология изучает широкий круг вопросов, связанных как с теоретическими проблемами, так и с задачами практики. К их числу относятся: общая теория измерений, единицы физ. величин и их системы, методы и средства измерений, методы определения точности измерений, основы обеспечения единства измерений и единообразия средств измерений, эталоны и образцовые средства измерений, методы передачи размеров единиц от эталонов к рабочим средствам измерения. Большое значение имеет изучение метрологических характеристик средств измерений, влияющих на результаты и погрешности измерений.

10.Склад АСКТП, різні види її забезпечень та їх характеристика.

1.Техническое обеспечение

-ПИБ, НП, средства измерения;

-регуляторы,промышленные контролеры;

-исполнительные механизмы,регулирующий орган = исполнительное устройство.

Непосредственно на ОУ устанавливаются ПИБ, сигнальные устройства, передающие информацию о включении или выключении тех оборудования, исполнительного устройстава.

2.Програмное обеспечение бывает

-базовое поставляется разработчиком МПК.

-прикладное разрабатывается непосредственно для данной АСУ ТП.

3.Математическое обеспечение комплекс математических методов, моделей и алгоритмов, используемых при разработке и функционировании СУ.

4.Информационное обеспечение совокупность сведений о потоках и масивах информации, характеризующих состояние АТК.

5.Метрологическое – совокупность работ, проектных решений, технических и програмных средств, различного рода организационных мероприятий, обеспечивающих заданную точность измерений.

6.Лингвистическое – описание языковых средств общения оперативного персонала с управляющим ВК.

7.Организационное – совокупность документов, регламентирующих деятельность персонала АСУТП и его взаимодействие в условиях функционирования системы управления.

8.Оперативный персонал – состоит из операторов-технологов, осуществляющих контроль и управление ТОУ на основании информации и рекомендаций выработанных в АСУ; и эксплуатационного персонала, обеспечивающего правильность функ-я комплекса технических средств.

11. Пропорційно-інтегрально-диференційний регулятор його недоліки та переваги

Пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД) регулятор — устройство в управляющем контуре с обратной связью. Используется в системах автоматического управления для формирования управляющего сигнала с целью получения необходимых точности и качества переходного процесса. ПИД-регулятор формирует управляющий сигнал, являющийся суммой трёх слагаемых, первое из которых пропорционально разности входного сигнала и сигнала обратной связи (сигнал рассогласования), второе — интеграл сигнала рассогласования, третье — производная сигнала рассогласования.

ПИД- и ПИ-регуляторы относятся к регуляторам непрерывного действия и применительно к системам теплопотребления имеют между собой схожие характеристики качества регулирования, хотя при прочих равных условиях процесс регулирования с ПИ-регулятором более длителен, чем с ПИД-регулятором.

В отличие от П-регулирования, недостатком которого является наличие остаточного отклонения, при ПИД (ПИ)-регулировании регулируемый параметр возвращается точно к задаваемому значению.

При регулировании временно проявляется влияние его неравномерности, что, в свою очередь, необходимо для обеспечения его устойчивости. Однако конечная неравномерность регулирования отсутствует.

Зона нечувствительности для многих ПИД-регуляторов является задаваемым параметром, принимаемым в зависимости от множества условий: требуемой точности регулирования, инерционности объекта регулирования, значения номинальной нагрузки, прогнозируемого максимального значения возмущающего воздействия и других факторов.

В основном применяются электронные и цифровые ПИД-регуляторы.Наиболее распространены стабилизирующие регуляторы, предназначенные для поддержания значения регулируемого параметра на заданном уровне.

Автоматические регуляторы следящего регулирования выпускаются в виде отдельно заказываемых изделий.

ПИД-регулятор по своим возможностям наиболее универсален. С его помощью можно осуществлять различные законы регулирования.

12. Дайте визначення термінам: термомерт опору, міст.

Термо́метр сопротивле́ния — электронный прибор, предназначенный для измерения температуры и основанный на зависимости электрического сопротивления металлов, сплавов и полупроводниковых материалов от температуры[1]. В последнем случае называется термосопротивле́нием, терморези́стором или термистором[2].

Преимущества термометров сопротивления

• Высокая точность измерений (обычно лучше ±1 °C), может доходить до 0,13м °C(0,00013).

• Возможноcть исключения влияния изменения сопротивления линий связи на результат измерения при использовании 3-х или 4-х проводной схемы измерений

• Практически линейная характеристика]

Недостатки термометров сопротивления

• Малый диапазон измерений (по сравнению с термопарами)

• Более дорогой (по сравнению с термопарами), если это платиновый термометр сопротивления типа ТСП

• Требуется дополнительный источник питания для определения температуры

Измерительный мост (Мост Уинстона, мост Уитстона, мостик Витстона[1]) — устройство для измерения электрического сопротивления, предложенное в 1833 Самуэлем Хантером Кристи, и в 1843 году усовершенствованное Чарльзом Уитстоном. Электрический аналог рычажных аптекарских весов. Принцип измерения основан на взаимной компенсации сопротивлений двух звеньев, одно из которых включает измеряемое сопротивление. В качестве индикатора обычно используется чувствительный гальванометр, показания которого должны быть равны нулю в момент равновесия моста.

Уравновешенные и неуравновешенные мосты

В промышленности широко применяются уравновешенные и неуравновешенные измерительные мосты. Уравновешенные мосты (наиболее точные) — работа их основана на нулевом методе. Неуравновешенные мосты (менее точные) — измеряемую величину определяют по показаниям измерительного прибора.