Вопросы и задания для самопроверки, темы для обсуждения

1. Что такое информация?

2. Что такое энтропия системы?

3. Как оценить количество информации?

4. Какие виды информации Вы знаете?

5. Расскажите о системах исчисления информации.

6. Способы представления информации.

7. Принципы действия УСО.

8. Алгоритмы обработки информации.

9. Расскажите о методах обработки информации.

10. Что такое поток информации?

11. Какие способы оценки количества информации Вы знаете?

12. Как связаны неопределенность состояния системы и объем и содержание информации о ней?

13. Что понимают под входной информацией?

14. Что относится к выходной информации?

15. Что относят к промежуточной информации?

16. Чем переменная информация отличается от постоянной?

17. Что отображает переменная информация?

18. Что называют разовой информацией?

19. Что представляет собой информационное обеспечение АСУ?

20. Каково основное назначение информационного обеспечения?

21. Перечислите основные элементы системы информационного обеспечения.

22. Что такое информационный массив?

23. Виды информационных массивов.

24. Для чего предназначены средства классификации и кодирования данных?

25. Что предусматривает кодирование информации?

26. Перечислите основные требования к разработке классификаторов и сис­тем кодирования.

27. Какие методы кодирования информации Вы знаете?

28. Алгоритмы обработки информации.

29. Что понимают под экстраполяцией?

30. Изложите суть метода ступенчатой экстраполяции.

31. Как осуществить линейную интерполяцию заданной функции?

32. Что такое фильтрация измеряемых величин от помех? Как она осуществ­ляется?

Какие «виды фильтров Вы знаете?Глава 2. Основные понятия и определения теорий автоматизации и управления

Развитие систем управления технологическими процессами пищевых производств проходит ряд качественных ступеней, свя­занных с применением соответствующих автоматических средств, которые обеспечивают полное или частичное освобождение об­служивающего персонала от выполнения функций контроля и управления.

На ранней стадии развития автоматические средства обеспе­чивали формирование различных местных локальных систем ав­томатизации: автоматического контроля и сигнализации; автома­тического регулирования; автоматического пуска и остановки оборудования; автоматической защиты.

В локальных системах автоматизации для крупных аппаратов, технологических агрегатов и линий создаются местные пункты контроля и управления, значительно улучшающие условия рабо­ты обслуживающего персонала.

Для управления сложными, территориально распределенными технологическими процессами применяют современные техниче­ские средства — микропроцессорную технику и современные эко- номико-математические методы, обеспечивающие автоматический сбор и обработку информации, необходимой для осуществления управления.

2.1. Основные понятия и определения теории автоматизации технологических процессов

На современном этапе развития производства автоматизация рассматривается как важнейшее направление научно-техническо- го прогресса. Центральной задачей автоматизации производства является создание и управление высокоинтенсивными технологи­ческими процессами и средствами производства, исключающими ручной труд. Для решения этих задач необходимы конкретные знания данного производства, его технологии, а также знание технических средств автоматизации, принципов и методов управ­ления.

Наука об общих принципах и методах построения автоматически действующих устройств и систем называется автоматикой. Автома­тика — это совокупность механизмов и устройств, действующих автоматически. Как известно, эффективность систем контроля и управления зависит от рационального выбора функций и типа технических средств. Функции систем контроля и управления подразделяют по назначению на основные и вспомогательные, а по содержанию — на информационные, вычислительные и управ­ляющие.

К основным функциям относят те, что обеспечивают дости­жение целей функционирования ОУ и/или обмен информацией со смежными автоматическими системами контроля (АСК) и системами автоматического управления (САУ).

К вспомогательным функциям относят функции, направлен­ные на достижение необходимой точности, надежности и других показателей качества функционирования средств контроля и управления.

Информационные функции — это совокупность операций и процедур, которые обеспечивают получение, обработку и пред­ставление информации о состоянии ОУ или систем контроля и управления оперативному персоналу или в смежные системы.

Управляющие функции — это совокупность операций и про­цедур, которые обеспечивают выработку и реализацию управляю­щих воздействий на ОУ или САУ.

Состав основных функций системы управления определяется целями ее функционирования.

К основным информационным функциям относят: измерение и контроль технологических параметров; подготовку и передачу ин­формации в смежные системы контроля и управления; вычисле­ние технико-экономических показателей и показателей качества продукции и т. п.

Состав вспомогательных функций определяется обеспечением работоспособности систем контроля и управления.

Работоспособным называют состояние, при котором значения всех параметров, характеризующих способность системы выпол­нять свои функции, соответствуют требованиям нормативно-тех­нической документации.

Эффективность работы ОУ значительно зависит от материаль­ных и людских ресурсов, необходимых для обеспечения поддер­жания ОУ и систем контроля и управления в работоспособном состоянии в течение всего срока эксплуатации.

Состояние объекта (системы), при котором значение хотя бы одного параметра не соответствует указанным требованиям, явля­ется неработоспособным.

Событие, заключающееся в нарушении работоспособности объек­та, называют отказом.

Функции системы, управляющей работоспособностью автома­тизированного ОУ, следующие: техническое диагностирование;

реконфигурация (изменение) структуры объекта; аварийная за­щита; управление резервами; техническое обслуживание и ре­монт.

Техническое диагностирование является информационной функцией и включает контроль, поиск и оценку глубины изме­нения технического состояния ОУ.

Реконфигурация структуры системы (объекта) предусматривает сохранение наименьшей скорости снижения ее работоспособно­сти. Эта функция осуществляется путем поиска вариантов допус­тимой структуры, изменения связей и режимов функционирова­ния элементов системы, использование автоматической защиты, предупреждающей об аварийном состоянии ОУ.

Функция управления резервами обеспечивает ввод дополнитель­ных (резервных) элементов, направленных на сохранение работо­способности объекта и контроль достигнутых результатов. В за­висимости от вида резерва различают функциональное, техниче­ское и алгоритмическое резервирование.

Проведение работ по обслуживанию и ремонту объекта опре­деляется выбранной стратегией, под которой следует понимать назначение времени, объема и метода проведения указанных ра­бот. Техническое обслуживание и ремонт производятся с учетом информации о выполнении функций управления резервами.

Автоматизация пищевых производств базируется на развитии систем двух видов. Первый — местные (локальные) системы авто­матизации аппаратов, агрегатов, установок, механизмов, линий, реализующих для части технологического процесса функции ав­томатического контроля и сигнализации, автоматического регули­рования, автоматического пуска и остановки технологического оборудования, автоматической защиты.

Автоматический контроль и сигнализация предназначены для выполнения непрерывного измерения, записи параметров, харак­теризующих состояние и работу технологического оборудования, а также для формирования предупредительных сигналов при от­клонении этих величин от допустимых пределов.

Автоматическое регулирование поддерживает постоянство или закономерное изменение регулируемых величин, обеспечивающих безопасность, надежность и эффективность эксплуатации техно­логического оборудования.

Автоматический пуск и остановка обеспечивают запуск в дей­ствие технологического оборудования по сигналу из пункта управления, но при наличии определенной совокупности внеш­них условий. При этом соблюдаются последовательность опера­ций и координация их между собой.

Автоматическая защита предохраняет действующее оборудо­вание от аварий. Она выводит из действия все технологическое оборудование или его часть, которой непосредственно грозит авария из-за неисправности автоматизированного оборудования, порчи регуляторов или неправильных действий обслуживающего персонала. К автоматической защите относятся также устройства блокировки, допускающие выполнение операции по включению в действие или по отключению элементов оборудования только в заданной последовательности.

При этом создавались системы автоматического управления (САУ) и системы автоматического регулирования (САР), которые являлись, в основном, одноконтурными системами стабилизации.

В зависимости от степени участия оператора в процессе управления различают следующие режимы:

автоматического управления — автоматический режим, при ко­тором управление происходит без участия оператора, но по его заданию и при его контроле;

полуавтоматического управления — полуавтоматический режим (автоматизированный режим), при котором реализация основных командных операций по управлению возлагается на оператора;

ручного управления — ручной режим, при котором все опера­ции по управлению осуществляются оператором.

Автоматическое, автоматизированное и ручное управление обеспечивают заданный порядок и последовательность пуска, ра­боты и остановки механизмов и устройств, участвующих в про­цессе, путем введения соответствующих блокировок.

В зависимости от места расположения командной аппаратуры управление в автоматизированном и ручном режимах может быть местным (аппаратура управления устанавливается непосредствен­но у оборудования) либо дистанционным. Местное управление необходимо для ввода системы в автоматический режим для прове­дения проверочных, наладочных и ремонтных работ. При этом бло­кировка и сигнализация, необходимые для защиты оборудования, должны действовать в местном режиме.

Системы автоматического контроля и сигнализации осуществ­ляют измерение физических величин, т. е. выполняют операцию измерения и устанавливают соответствие между результатом из­мерения и заданным значением этой величины, а также инфор­мируют оперативный персонал о состоянии параметров техноло­гического процесса (технологическая сигнализация) и состоянии оборудования (производственная сигнализация).

По назначению сигнализация подразделяется на рабочую, пре­дупреждающую и аварийную. Выбор вида сигнализации зависит от конкретных условий и характера процесса.

На пультах или щитах световые сигналы оформляются в виде табло или сигнальной арматуры. Табло обычно применяют для сигнализации о состоянии технологических параметров, а сиг­нальную аппаратуру — для различных производственных сигна­лов. При этом надпись о содержании сигнала в первом случае выполняют на самом табло, во втором — в рамке, смонтирован­ной около арматуры. Часто сигнальные элементы встраивают в мнемосхему процесса.

Схемы сигнализации строят следующим образом: при нару­шении режима обеспечивается подача звукового или светового сигналов. Звуковой сигнал служит для привлечения внимания обслуживающего персонала и является общим для всех световых сигналов схемы, каждый из которых указывает место нарушения режима или возникновения неисправности.

Звуковой сигнал выключается оперативным персоналом, а световой остается включенным до устранения причины, вызы­вающей его появление. Существуют схемы сигнализации без по­вторное™ действия и с повторностью действия звукового сигна­ла. Первые применяют в тех случаях, когда появление хотя бы одного из сигналов вызывает остановку всей системы или необ­ходимость в остановке всего агрегата. Вторые применяют в тех случаях, когда возможно последовательное замыкание нескольких сигнальных контактов и при замыкании каждого из них необхо­димо получить звуковой сигнал, при этом причина, вызвавшая появление предыдущего сигнала, еще не устранена.