7 Типовые системы автоматизации химических производств. Системы автоматического управления (сау).

Современные химические производства представляют собой сово­купность взаимосвязанных технологических аппаратов, реакторов и машин и реализуемых в них физико-химических и технологических процессов.

Эффективность функционирования таких производств характеризуют набором технико-экономических или технологических критериев качества. Нормальное или безо­пасное функционирование производств, а также оптимизацию крите­риев качества обеспечивают системы управления (СУ), в состав кото­рых могут входить разнообразные технические средства и управленческий персонал.

Любая СУ должна выполнять следующие функции:

• сбор информации о текущем состоянии технологического объекта управления (ТОУ);

• определение критериев качества работы ТОУ;

• нахождение оптимального режима функционирования ТОУ и оптимальных управляющих воздействий (управлений), обеспечиваю­щих экстремум критериев качества;

• реализацию найденного оптимального режима или оптимальных управлений на ТОУ.

Эти функции могут выполняться управленческим персоналом (оператором) и (или) техническими средствами системы управления.

В зависимости от распределения "обязанностей" по выполнению этих функций между оператором и техническими средствами определяют уровень автоматизации управления ТОУ и различают четыре основных типа систем управления:

5. информационные;

6. автоматического управле­ния;

7. централизованного контроля и регулирования; а

8. автоматизирован­ные системы управления технологическими процессами.

Системы автоматического управления (сау).

Эти системы обеспечи­вают полную автоматизацию управления ТОУ;

• все функции сбора информации о состоянии объекта,

• вычисления критериев качества,

• н ахождения наилучших режимов функционирования и оптимальных управлений их реализации

выполняют технические средства.

Опера­тор не включен в контур обратной связи САУ и не принимает непос­редственного участия в оперативном управлении ТОУ.

Функции оператора:

• технической диагностике состояния САУ

• восстановлении отказавших элементов системы

• эпизодическое корректирование закона функционирования САУ

• изменение задания

• перевод управление с автоматического на ручное и т.п.

Для построения САУ применяют различные технические средства автоматизации (ТСА).

В частности, для получения информации о ТП используют датчики (Д) и нормирующие преобразователи (НП), для ее преобразования и переда­чи - кодирующие преобразователи (КП) (из одного вида носителя информации в другой или из одной формы информационного сигнала в другую) и линии связи ЛС (провода, трубопроводы). Определение критериев качества и нахождение оптимальных управлений в САУ осуществляют вычислительные устройства (ВУ). Для отображения информации используют преимущественно вторичные приборы (П), устройства сигнализации (С) и мнемосхемы (МС), размещенные на пультах и щитах управления в операторских пунктах управления (ОПУ). Командную информацию или управления реализуют на ТОУ исполнительные механизмы (ИМ) и регулирующие органы (РО).

Системы автоматического управления в химической промышлен­ности применяют в ограниченных масштабах - для автоматизации сравнительно простых ТОУ, технологические режимы которых харак­теризуются небольшим числом координат, а качество работы - одним легко вычисляемым критерием.

Недостаток: трудность представления оптимальных уравнений, как явной функции от измеряемых координат ТОУ.

Частым случаем САУ являются автоматические системы регулиро­вания (АСР).

Такие системы применяют для автоматизации ТОУ, для которых за критерий качества принята одна или несколько выходных координат.

Если система управления автоматически поддерживает заданное значение выходной регулиру­емой координаты ТОУ, она относится к классу АСР.

• Стабилизирующие АСР — задание неизменно во времени

• Программные АСР — задание - известная функция времени

• Следящие АСР — задание - неизвестная функция времени

В зависимости от числа измеряемых регулируемых координат различают одно- и многоконтурные (одно- и многоканаль­ные) АСР. Наибольшее распространение в химической промышленности получили аналоговые стабилизирующие регуляторы, реализующие линейные П-, И-, ПИ-, ПД-, ПИД-законы и нелинейные двух- и трехпозиционные законы регулирования.

Техническая струк­тура такой АСР содержит датчик Д, нормирующий преобразователь НП, линию связи ЛС, регулятор Р с задающим устройством ЗД, исполни­тельный механизи ИМ и регулирующий орган РО.

Системы экстремального регулирования используют (в химической промышленности) сравнительно редко. В их состав входят специали­зированные аналоговые экстремальные регуляторы; в послед­нее десятилетие в экстремальных АСР чаще всего используют цифро­вые вычислительные устройства.

Импульсные регуляторы нуждаются в применении преобра­зователей-модуляторов аналоговых контрольных сигналов в им­пульсные и фиксаторов-интерполяторов командной информации.

Для построения цифровых АСР требуется применение кодирую­щих преобразователей типа аналог - код и код - аналог и цифровых вычислительных устройств, реализующих нужные законы регулиро­вания.