Вопросы для самопроверки по теме 5.3

1. С какими трудностями связано моделирование динамических свойств ТП на цифровых ЭВМ?

2.Перечислите основные составляющие ЦАК.

3.Какие задачи решаются при отладке разработанных программ на ЦАК?

4. Перечислите основные этапы отладки алгоритмов и программ на ЦАК.

3.3. Учебное пособие Введение

Автоматизация управления техническими системами – один из основных путей повышения производительности труда и качества продукции в эпоху научно-технической революции. Поэтому решениями правительства намечена широкая программа внедрения в народное хозяйство различных автоматизированных систем управления (АСУ), важное место среди которых занимают автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП).

В учебном пособии раскрывается содержание математического обеспечения АСУТП, связанного с управлением и алгоритмизацией технологических процессов. Приводятся основные алгоритмы, обеспечивающие оптимальное функционирование АСУТП и рассматриваются современные способы управления непрерывными и дискретными технологическими процессами. Изучение дисциплины опирается на знания, полученные студентами в курсах: “Теория управления”, “ Технические средства автоматизации и управления ”, “ Моделирование систем управления ”, “Идентификация и диагностика систем”. Материалы этой дисциплины используются в курсе “Проектирование АСУ ТП”.

Глава 1. Общая характеристика автоматизированных систем управления технологическими процессами

1.1. Функции асутп

Автоматизация управления технологическими процессами – одна из основных задач, связанных с повышением производительности труда. Решение ее может быть достигнуто за счет применения современных методов теории управления, в рамках системного подхода, к созданию автоматических устройств и автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) – это человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом управления (ТОУ) в соответствии с принятым критерием. Критерием управления может быть:

• технико-экономический показатель (себестоимость, производительность ТОУ и т.п.);

• технический показатель (параметр процесса, характеристики выходного продукта).

Система управления ТОУ является АСУТП в том случае, если она осуществляет управление ТОУ в реальном времени, т.е. в темпе с технологическим процессом ( ТП ) и если в выработке и реализации решений по управлению участвуют средства вычислительной техники (ВТ) и человек- оператор.

Обобщенная блок - схема функционирования АСУТП имеет вид, показанный на рис.1.1.1.

Рис.1.1.1. Обобщенная блок - схема функционирования АСУТП

В схеме приняты следующие обозначения:

ТП – технологический процесс;

УВК – управляющий вычислительный комплекс;

УСО – устройство связи с объектом;

УС– устройство связи с оператором;

U(t) – вектор управляющих воздействий;

Y(t) – выходные переменные процесса;

X(t) –входные контролируемые воздействия;

Z(t) – входные неконтролируемые воздействия.

Информация о выходных и входных переменных технологического процесса с измерительных приборов поступает на УСО, а через него на УВК, где обрабатывается по соответствующим алгоритмам, и вновь через УСО в виде вектора управления U(t), сигналы поступают на исполнительное устройство технологического процесса. Одновременно информация о выработанных зажимах управления через УСО передается оператору, который на основе анализа этой информации может вмешаться в ход управления.

Методологической основой создания АСУТП является системный подход, обеспечивающий комплексное решение задач наилучшего управления ТП. Необходимость системного подхода диктуется тем, что современные ТП являются сложными объектами управления с большим числом входных и выходных переменных. Сложные нелинейные связи между переменными, их нестационарность, высокий уровень производственных шумов, недостаточность априорной информации о закономерностях их протекания создают значительные трудности при создании адекватных моделей ТП. Ведение ТП должно удовлетворять нескольким зачастую противоречивым требованиям к качеству готовой продукции и производительности установки.

Качество продукции определяется, в первую очередь, качеством сырья, заготовки возмущениями, действующими на процесс, качеством инструмента, режимом обработки и т.д.

Производительность установки определяется простоями оборудования, потерями времени при переходе от одного вида продукции к другому, потери на плановые и аварийные ремонты, а также режимом работы самого оборудования.

Поскольку качество и производительность взаимосвязаны, то системы управления ими не могут быть автономными. Система управления качеством организуется на каждой технологической операции и должна быть оперативной, работать в реальном времени. Система управления производительностью состоит из систем управления режимами технологических операций, управления транспортными операциями и межоперационными запасами. В связи с этим можно проиллюстрировать место АСУТП в составе АСУ производственным процессом (рис.1.1.2).

Экономическое управление

3-й уровень

Управление производительностью

АСУП