Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ВПО «Национальный минерально-сырьевой Университет (Горный)»

Институт заочного обучения

Факультет приборостроения электронных и информационных систем

Кафедра процессов управления и информационных систем

Алгоритмизация и управление техническими системами

Учебное пособие

Санкт-Петербург 2012

Утверждено редакционно-издательским советом университета

УДК 681.5

Ляшенко А.Л. Алгоритмизация и управление техническими системами. Учебное пособие.: Санкт-Петербург, 2012. - 65 с.

Учебное пособие содержит основной теоретический материал по дисциплине Алгоритмизация и управление техническими системами. Рассмотрены особенности современных технологических процессов и алгоритмы локального и программного управления.

Пособие предназначено для студентов специальности 220201 – «Управление и информатика в технических системах».

Рецензент:

Рассмотрено на заседании кафедры Процессов управления и информационных систем « 27 » ___марта____ 2012 г,

Утверждено научно-методическим советом

факультета приборостроения электронных и информационных систем « » _____________ 2012 г.

Введение

Современный этап развития промышленного производства характеризуется переходом к использованию передовой технологии, стремлением добиться предельно высоких эксплуатационных характеристик как действующего, так и проектируемого оборудования, необходимостью свести к минимуму любые производственные потери. Все это возможно только при условии существенного повышения качества управления промышленными объектами, в том числе путем широкого применения АСУТП.

Одной из важнейших задач автоматизации технологических процессов является автоматическое регулирование, имеющее целью поддержание постоянства (стабилизацию) заданного значения регулируемых переменных или их изменение по заданному во времени закону (программное регулирование) с требуемой точностью, что позволяет обеспечить получение продукции нужного качества, а также безопасную и экономичную работу технологического оборудования. В настоящем пособии рассматривается процессы алгоритмизации и управления техническими системами.

Пособие содержит три раздела. В первом разделе рассмотрены общие характеристики и основные понятия теории управления технологическими процессами. Второй раздел посвящен рассмотрению алгоритмов централизованного контроля. В третьем разделе рассмотрены алгоритмы локального и программного управления. Изложены основные понятия о позиционных системах автоматического управления.

1. Общая характеристика и основные понятия теории управления технологическими процессами

1.1. Введение, функции, структуры и классификация асутп

1.1.1. Определение тп.

Производственный процесс, т.е. процесс производства необходимой продукции, в целом и в каждой отдельной фазе представляет собой совокупность взаимосвязанных частичных процессов

1. вспомогательных;

2. обслуживающих;

3. основных.

К вспомогательным процессам относят

1. изготовление инструмента,

2. ремонт оборудования,

3. производство энергоресурсов, сжатого воздуха и т.д.

К обслуживающим процессам относятся

1. технический контроль качества продукции,

2. транспортное обслуживание,

3. складирование предметов труда и производства.

Основную часть производственного процесса составляют технологические процессы. Технологическое содержание производственного труда принято называть технологическим процессом (ТП).

АСУ ТП – называют АСУ для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления.

ТП определяет изменение форм, размеров, физико-химических свойств предметов труда. Для целей организации и нормирования труда ТП расчленяют на операции. Операция – это часть ТП, выполняемая над определенным предметом труда на одном рабочем месте одним или группой рабочих.

Технологические процессы служат материальной базой любого производства, поэтому для повышения таких характеристик производства, как производительность, качество (надежность) выпускаемой продукции, рентабельность производства, необходимо обеспечить «управляемость» процессов и внедрить автоматизированные системы управления ими.

В понятие «технологический процесс как объект управления» включается, в частности, технологическое оборудование, кроме датчиков и исполнительных органов, которые являются конструктивными элементами оборудования, но входят в состав технических средств АСУТП, поэтому управление технологическим процессом в последующем изложении означает управление режимами работы технологического оборудования.

Под термином «управляемый технологический процесс» в дальнейшем понимается такой процесс, для которого определены входные контролируемые воздействия (управляющие, управляемые), установлены детерминированные или вероятностные зависимости между входными воздействиями и выходными параметрами выпускаемого изделия (продукта), разработаны методы автоматического измерения входных воздействий и выходных параметров (всех или их части) и методы управления процессом. Таким образом, управляемый технологический процесс представляет собой процесс, в принципе подготовленный для внедрения АСУТП, т.е. для создания системы технологический процесс -АСУТП.

Задачу, выполняемую в системе технологический процесс - АСУТП, можно сформулировать следующим образом: по полученным данным о технологическом процессе составить прогноз хода технологического процесса, а также составить и реализовать такой план управляющих воздействий (в том числе изменение режимов работы оборудования), чтобы в определенный момент времени состояние технологического процесса отвечало некоторому экстремальному значению обобщенного критерия качества процесса. Для решения этой задачи необходимо иметь математическую модель процесса, которая составляет основное содержание алгоритма управления, реализуемого АСУТП.

ТП разнообразны. Разнообразие ТП обусловлено следующими основными факторами:

1. видом используемого сырья;

2. формой и количеством необходимых энергоресурсов;

3. количеством стадий (операций) преобразования сырья;

4. временными характеристиками операций процесса;

5. видом готовой продукции.