Управление качеством

АСУТП

2-й уровень

Управление качеством

1-й уровень

Технологический процесс

Выход

Вход

Управление качеством

Рис.1.1.2. Состав АСУ производственным процессом

Из рисунка видно, что АСУТП, наряду с реализацией заданного критерия управления, подготавливает информацию для решения организационно-экономических задач, выполняемых на более высоком уровне управления . Решение этих задач осуществляется на уровне автоматизированных систем управления производством(АСУП).

1.2. Структуры асутп

Рассматривая технологический процесс и систему управления им как совокупность определённым образом взаимосвязанных элементов, в зависимости от цели исследования можно выделить различные структуры АСУТП – функциональную, информационную, алгоритмическую и техническую.

Функциональная структура определяется уровнями управления. Для многоуровневой АСУТП функциональная структура может быть представлена схемой, включающей четыре уровня управления, находящихся в иерархическом подчинении (рис.1.2.1). Иерархия организована по классическому принципу: нижние уровни могут функционировать самостоятельно, но в этом случае эффект управления ниже, чем при использовании всех уровней системы.

Технологический процесс вместе с датчиками и исполнительными механизмами условно образует нулевой уровень производственного процесса, т.е. собственно объект управления.

На I уровне находится типовая система управления переходными процессами, имеющая низкую степень централизации и автоматизации устройств контроля и управления. Она представляет собой совокупность пусковых щитов и приборов, устанавливаемых по месту расположения агрегатов и предназначенных для управления пуском, остановкой и переходными процессами при смене технологического режима.

Рис.1.2.1. Схема функциональной структуры многоуровневой АСУТП

II уровень – это системы стабилизации, обеспечивающие локальное управление процессом. Их основная задача заключается в стабилизации оптимальных режимов технологического процесса, задаваемых системой управления более высокого уровня. Локальные системы стабилизации обычно строятся по принципу обратной связи с использованием аналоговых регуляторов, реализующих типовые законы управления (П, ПИ, ПИД). Однако в последнее время в АСУТП стали широко применяться цифровые регуляторы, которые чаще всего реализуются с помощью УВМ. Управление, при котором информация с датчиков объекта регулирования поступает на УВМ, а от неё сигналы управления подаются непосредственно на исполнительные механизмы объекта, получило название прямого цифрового управления (ПЦУ). Применение ПЦУ позволяет легко реализовать самые сложные законы регулирования и значительно повысить его точность.

На III уровне находится система программного управления. Её назначение состоит в измерении номинальных значений технологических параметров и состояния оборудования в соответствии с заданными функциями времени (или координат) при пуске, остановке, смене режима и при программном управлении ТП. Эти изменяемые номиналы и состояния передаются на нижние уровни иерархии АСУТП, которые в этом случае должны работать в следящем режиме.

На IV уровне находится система оптимизации, осуществляющая поиск оптимальных значений технологических параметров в соответствии с заданной функцией цели.

Информационная структура АСУТП (рис.1.2.2) - определяется характером связей между подсистемами, решающими общую задачу управления технологическим процессом.

Рис.1.2.2. Информационная структура АСУТП

Информационная подсистема автоматически собирает данные о значениях параметров технологического процесса. Эта информация сообщается оператору и управляющей подсистеме. Вместе с тем оператор может получать информацию о процессе, минуя информационную подсистему , путем запроса. После соответствующей обработки, информация из информационной подсистемы поступает на управляющую подсистему, которая на основе этой информации решает возложенные на ее задачи.

Алгоритмическая структура АСУТП характеризуется набором алгоритмов и программ в соответствии с используемым уровнем управления, определяемым функциональной структурой АСУТП. Для многоуровневой системы алгоритмическая структура может быть представлена схемой показанной на рис.1.2.3.

Рис.1.2.3. Алгоритмическая структура АСУТП

Основным узлом алгоритмической структуры является математическая модель ТП, которая реализуется на ЭВМ. На вход модели подаются параметры исходного сырья в виде сигнала Х, значения качественных показателей выходной продукции в виде сигнала Y и сигнал F, определяющий критерий качества. В соответствии с используемыми алгоритмами оптимизации модель в ускоренном масштабе времени формирует вектор оптимального управления, который затем реализуется более низкими уровнями управления.

По мере отклонения параметров модели от реальных параметров процесса, осуществляется уточнение параметров модели с помощью алгоритмов коррекции математической модели.

Техническая структура АСУТП определяет состав и характеристики технических средств, входящих в систему.