10. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
Автоматизированные системы управления в зависимости от объекта управления подразделяют:
• на автоматизированные системы управления технологическими
процессами (АСУ ТП);
• автоматизированные системы управления производствами;
• автоматизированные системы управления предприятиями.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) принято относить к классу человеко-машинных систем, когда решения по управлению технологическим процессом вместе с техническими средствами (вычислительный комплекс) принимает оператор-человек.
10.1. Функции асу тп
Функции АСУ ТП – это совокупность действий системы, направленных на достижение одной из целей управления. Функции АСУ ТП делятся на информационные, управляющие и вспомогательные, выполняемые соответствующими подсистемами.
В результате выполнения информационных функций оператору,
управляющему устройству или внешней системе предоставляется ин-
формация о ходе технологического процесса. К основным информационным функциям АСУ ТП относятся: первичная обработка информации о текущем состоянии объекта управления; непрерывная проверка соответствия параметров процесса допустимым значениям; информирование персонала в случае возникновения несоответствия; измерение и регистрация параметров по вызову оператора; расчет показателей качества продукции; расчет технико-экономических показателей процесса; обнаружение и сигнализация наступления опасных ситуаций и т. д.
Выполнение управляющих функций обеспечивает расчет и реализацию управляющих воздействий: стабилизацию технологических параметров относительно заданных значений; программное изменение режима процесса; защиту оборудования от аварий; формирование и реализацию управляющих воздействий, обеспечивающих достижение и соблюдение оптимального режима; управление пусками и остановом агрегатов и т. д.
Вспомогательные функции обеспечивают решение внутрисистемных задач.
10.2. Разновидности асу тп
Принимая за признак степень участия человека в принятии решения по управлению технологическим процессом, можно предложить следующую классификацию АСУ ТП:
а) АСУ ТП, функционирующие без вычислительного комплекса
(рис. 10.1) и выполняющие основные функции, к которым относятся:
контроль параметров технологического процесса; стабилизация технологического процесса относительно заданного технологическим регламентом режима; программное управление; сигнализация отклонений
параметров за критические значения и защита оборудования от аварий.
Решения по управлению технологическим процессом принимает человек, а реализуются эти решения с помощью локальных АСР и устройств логического управления.
Средства получения информации измеряют выходные параметры Y и преобразуют в нормированные сигналы, поступающие в устройства управления и на средства отображения информации для наблюдения оператором и регистрации. Оператор, в соответствии с требованиями технологического регламента, устанавливает заданные значения регулируемых параметров Yзд на регуляторах локальных систем,
формирующих регулирующие воздействия Xр для перемещения исполнительных устройств, в свою очередь изменяющих потоки массы
или энергии в объект. Оператор имеет возможность дистанционного
воздействия Хд на исполнительные устройства.
б) АСУ ТП, использующие вычислительный комплекс для выполнения информационных функций (рис. 10.2): централизованного контроля параметров технологического процесса; вычисления комплексных технических и технико-экономических показателей; контроля работы и состояния оборудования и т. п. В этом случае функции оператора сохраняются, но повышается количественно и качественно объем информации о функционировании объекта управления.
в) АСУ ТП, использующие вычислительный комплекс для формирования нескольких оптимальных управлений в режиме «советчика» (см. рис. 10.3). В соответствии с заложенными в ВК вычислительными процедурами осуществляется поиск оптимальных решений с выдачей советов оператору.
Оператор выполняет функции контроля за ходом процесса управления и может вводить корректирующие воздействия при изменении условий функционирования системы.
д) АСУ ТП с вычислительным комплексом, выполняющим
функции непосредственного цифрового управления.
В вычислительном комплексе на программном уровне формируется полная структура системы управления технологическим процессом и размещаются программные средства, позволяющие выполнять все функции управления (см. рис. 10.5). Вычислительный комплекс рассчитывает управляющие воздействия Хр , передаваемые на исполнительные устройства. Структура системы управления и алгоритмы управления могут изменяться внесением изменений на программном уровне. Это особенно удобно при использовании локальных систем каскадного и многосвязного регулирования. Вычислительный комплекс позволяет реализовывать все функции, включая выполнение операций пуска и останова оборудования.
С целью управления сложными технологическими процессами
в АСУ ТП можно использовать несколько вычислительных комплексов, объединенных в одну вычислительную сеть. Такие АСУ ТП обычно
называют распределенными. За счет распределения функций управления между отдельными ВК можно увеличить надежность АСУ ТП, осуществляя самодиагностику технических средств, обнаружение неисправностей, автоматическое резервирование и т. п. В распределенных АСУ ТП для управления отдельными технологическими параметрами широко используются микропроцессорные контроллеры, программируемые на SCADA-уровне.