Глава 6. Проектирование систем автоматизации производственных процессов

1. Анализ технологического процесса как объекта управления

Пищевая промышленность объединяет свыше тридцати отрас­лей народного хозяйства: хлебопекарную, кондитерскую, сахар­ную. крахмало-паточную, консервную, чайную, табачную, парфю­мерно-косметическую. иищеконцентратную и др. Предприятия ,тнх отраслей в ходе разных производственных процессов выпус­кают широкий ассортимент высококачественных продуктов пита­ния и изделий. Производственные процессы можно рассматри­вать как набор последовательных технологических операций, связанных с подготовкой сырья, непосредственной его обработ­кой и получением готовой продукции. Для современных крупных производств, удельный вес которых растет во всех отраслях ни­шевой промышленности, характерно наличие разнородных про­цессов, связанных материальными и энергетическими потоками.

На стадии проектирования систем автоматизации произвол ственных процессов технологические объекты управления (ТОУ) требуют тщательного анализа. Прн этом анализ должен быть системным, предполагающим исследование производственного процесса с точки зрения технического оснащения и технологии, качества сырья и готовой продукции, организации управления Процессом. В процессе анализа изучаются технологические про­цессы конкретного производства, выявляются величины, харак­теризующие процесс, находятся взаимосвязи между ними.

Текущее состояние ТОУ (рис. 6.1) определяют следующие величины:

входные Х\, jci х», характеризующие качество и количест­во исходных продуктов (сырья или продукции предыдущего ТП) и энергетических потоков;

выходные ijy, i/_. у_т. характеризующие состояние (темпе-

*1,
Л-	ТОУ	У?
	4 4 4

Рис. 6.1 Техншюгнчес кий процесс как объект управлении

ратуру, расход, давление) и свойства (плотность, вязкость, pH) продукции рассматриваемого процесса;

регулирующие воздействия и,. и_г «*, при помощи которых

поддерживается технологический режим.

Результатом анализа ТОУ является определение конкретных задач рациональной структуры системы автоматизации. Наибо­лее простыми структурами систем автоматизации являются од­ноуровневые децентрализованные системы (рис. 6.2,а). Такие си­стемы находят применение для производств, в которых ТП функ­ционально не связаны или слабо связаны между собой. В этих системах создаются индивидуальные пункты управления (ПУ) для каждого участка или отделения производства, которые ос­нащаются всеми необходимыми средствами автоматизации В них решаются следующие задачи: измерение и контроль технологических величин, сигнализация их предельных значений, поддержание параметров, определяемых технологическим регла­ментом. В этих системах для ТП одного тина (например, процес­са нагревания), несмотря на различия в аппаратурном оформ­лении и свойствах перерабатываемого продукта, используются типовые решения по автоматизации. Сложность привязки систе­мы автоматизации к конкретному оборудованию заключается в правильном выборе регулируемых величин и точек контроля, обеспечивающих систему необходимой и достаточно точной ин­формацией.

Автоматизация пищевых производств в настоящее время ха­рактеризуется рДзной степенью оснащенности процессов систе­мами автоматизации. Технологические объекты управления — агрегаты, установки, линии и цехи пищевых предприятий — все чаще оснащают централизованными системами автоматизации (рис. 6.2, б). В этих системах на центральный пункт управления (ЦПУ) выносится вся информация об объекте. Опыт эксплуата­ции на пищевых предприятиях централизованных систем выявил ряд недостатков такой структуры: снизилась надежность функ­ционирования системы автоматизации из-за невозможности исп­равления ошибок на ЦПУ; выросли затраты на техническое ос­нащение ЦПУ и линий связи, что обусловлено концентрацией всей оперативной информации на ЦПУ; усложнилась организа­ция ремонтных и профилактических работ на ЦПУ для пред­приятий с непрерывным ТП, работающих круглосуточно.

Перечисленные недостатки явились основанием для разработ­ки централизованных двухуровневых систем автоматизации (рис. 6.2, в), в которых ЦПУ дополняет индивидуальные пункты управления, реализующие те же задачи, что и в децентрализо­ванных системах. В ЦПУ (верхний уровень) обрабатывается информация о ТОУ и формируются команды, изменяющие ре­жимы работы отдельных агрегатов ТОУ.

Централизованные системы автоматизации сложных объектов, к которым можно отнести большинство современных пищевых

предприятий, получают широкое распространение по мере ис­пользования средств вычислительной техники (ВТ) для обработ­ки и анализа больших объемов информации, поступающей на ЦПУ. Концентрация информации о ТОУ на ЦПУ позволяет опе­ративно использовать ее для реализации оптимального управле­ния объектом, обеспечивающего не только увеличение производи­тельности технологического оборудования, повышение качества выпускаемой продукции, снижение потерь сырья, но и новую организацию управления — оперативный расчет технико-эконо­мических показателей, координацию работы отдельных произ­водственных агрегатов и предприятия в целом. Системы автома­тизации, имеющие в структурной схеме средства ВТ, называют автоматизированными системами управления технологическими процессами (АСУ ТП).