МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
Запорізький національний технічний університет
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ
до лабораторних робіт з дисципліни
“Автоматизовані системи контролю та управління технологічними процесами”
для студентів напряму підготовки
6.050103 “Програмна інженерія”
усіх форм навчання
2009
Методичні вказівки до лабораторних робіт з дисципліни “Автоматизовані системи контролю та управління технологічними процесами” для студентів напряму підготовки 6.050103 “Програмна інженерія” усіх форм навчання /Уклад.: Рисіков В.П., Скачко Л.П., Качан О.І. –Запоріжжя: ЗНТУ, 2009. –42 с.
Укладачі: В.П. Рисіков, доцент, к.т.н.,
Л.П. Скачко, асистент,
О.І. Качан, асистент
Рецензент: С.К. Корнієнко, доцент, к.т.н.
Відповідальний
за випуск: А.В. Притула, доцент, к.т.н.
Затверджено
на засіданні кафедри
"Програмні засоби"
Протокол № 5 від 12.01.2009 р.
ЗМІСТ
с.
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ 1
Запорізький національний технічний університет 1
МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ 1
до лабораторних робіт з дисципліни 1
“Автоматизовані системи контролю та управління технологічними процесами” 1
для студентів напряму підготовки 1
6.050103 “Програмна інженерія” 1
усіх форм навчання 1
2009 1
ЗМІСТ 3
ВСТУП 5
1 ТЕОРЕТИЧНІ ВІДОМОСТІ 6
1.1 Система: технологічний процес – АСУТП 6
Керований технологічний процес 6
Математична модель 8
Ієрархічність системи керування 10
Склад основних функцій керування. 13
1.2 Класифікація АСУТП 15
Класифікація за критерієм складності об'єктів керування 15
Класифікація по функціонально-алгоритмічній ознаці 16
1.3 Основні системні показники 23
1.4 Основні принципи усунення дії збурювань на об'єкт керування 27
Природа впливів, що обурюють, в АСУТП 27
Керування по відхиленню 28
Керування по збурюванню 35
Лабораторна робота №1 40
Статистичне регулювання технологічних процесів з використанням контрольних карт середніх арифметичних значень, медіан, середнєквадратичних відхилень і розмахів 40
Завдання для виконання лабораторної роботи 40
Лабораторна робота №2 41
Статистичне регулювання технологічного процесу по методу кумулятивних сум 41
Завдання для виконання лабораторної роботи 41
Лабораторна робота №3 45
Програмний пакет східцевої логіки RS Logix 500тм 45
Теоретичні відомості 45
Завдання до лабораторної роботи 45
Контрольні питання 45
РЕКОМЕНДОВАНА ЛІТЕРАТУРА 46
Додаток А 47
ВСТУП
На всіх етапах створення АСУ необхідний комплексний підхід, що забезпечує єдність системи в методах керування, у показниках, використовуваних у керуванні, у масивах інформації, уніфікації, а також у сумісності технічних засобів і математичного забезпечення. Побудова комплексної автоматизованої системи керування підприємством вимагає розробок АСУ виробництвом, системи конструкторської підготовки виробництва (систем проектування), системи технологічної підготовки виробництва, АСУ технологічними процесами, а також рішення задач керування робітниками місцями, лініями, агрегатами і ділянками, що не охоплюють АСУТП.
Автоматизована система керування виробництвом є сукупністю методів і технічних засобів, що забезпечують найбільш ефективне виконання функцій керування виробництвом на основі широкого застосування теорії керування, економіко-математичних методів, а також за допомогою засобів збору, фіксації, передачі, збереження і переробки інформації для прийняття рішень.
Керування технологічними установками й агрегатами знаходиться на самій нижній ступіні ієрархії систем керування в народному господарстві. Однак це не означає, що мова йде про найпростіші об'єкти керування. Сучасні могутні енергоблоки, нафтопереробні установки, доменні печі, що включають у себе десятки механізмів і процесів. Вони функціонують при напружених режимах протікання процесів (граничні температури, високі тиски, високі швидкості плину) і при малих запасах стійкості. Для ефективного керування їхньою роботою необхідно переробити в ритмі процесу значні обсяги інформації, для чого потрібно максимальне залучення засобів обчислювальної техніки.
Керування технологічними процесами й окремими операціями поєднується в керування планово-диспетчерськими роботами шляхом створення ієрархічних інтегрованих систем керування виробництвом. При цьому охоплюється усе більша кількість різних процесів у кожній галузі.
1 Теоретичні відомості
1.1 Система: технологічний процес – асутп Керований технологічний процес
Технологічні процеси служать матеріальною базою будь-якого виробництва, тому для підвищення таких характеристик виробництва, як продуктивність, якість (надійність) продукції, що випускається, рентабельність виробництва, необхідно забезпечити «керованість» процесів і впровадити автоматизовані системи керування ними.
У поняття «технологічний процес як об'єкт керування» включається, зокрема, технологічне устаткування, крім датчиків і виконавчих органів, що є конструктивними елементами устаткування, але входять до складу технічних засобів АСУТП, тому керування технологічним процесом у наступному викладі означає керування режимами роботи технологічного устаткування.
Під терміном «керований технологічний процес» надалі розуміється такий процес, для якого визначені вхідні контрольовані впливи (керуючі, керовані), установлені детерміновані або ймовірностні залежності між вхідними впливами і вихідними параметрами виробу, що випускається, (продукту), розроблені методи автоматичного виміру вхідних впливів і вихідних параметрів (всіх або їхньої частини) і методи керування процесом. Таким чином, керований технологічний процес являє собою процес, у принципі підготовлений для впровадження АСУТП, тобто для створення системи технологічний процес – АСУТП (рис. 1.1).
Системний підхід при проектуванні АСУТП – нова характерна риса автоматизації виробництва на сучасному етапі. У розроблювача системи в період підготовки процесу до керування за допомогою АСУТП з'являються додаткові можливості і модифікувати сам процес. При цьому розробка керованого технологічного процесу може бути тим ефективніше, ніж складніше система: від окремої елементарної технологічної операції до комплексу технологічних процесів. Варто помітити, що принципово байдуже, чи є процес керування в системі цілком автоматичним або ж в окремих (або усіх) контурах керування бере участь людина – оператор. Строго говорячи, на сучасному етапі без участі людини (принаймні в підготовчих, допоміжних, контрольних операціях) не вдається здійснити керування технологічними процесами будь-якого виробництва, тому термін АСУТП виступає поки найбільш загальним.
1 – ЕОМ; 2 – пристрою зв'язку з оператором; 3 – оператор; 4 – УСО;
5,9 – автономні пристрої візуального контролю; 6,9 – датчики;
7 – виконавчі органи; 10 – ТОУ
Рисунок 1.1 – Узагальнена блок-схема системи
Технологічний процес – АСУТП
Системами автоматичного керування можна умовно назвати сучасні системи, що забезпечують виконання основної технологічної операції і тим більше послідовності операцій у керованому процесі без утручання людини.
Задачу, виконувану в системі технологічний процес – АСУТП, можна сформулювати в такий спосіб: по отриманим даним про технологічний процес скласти прогноз ходу технологічного процесу, а також скласти і реалізувати такий план керуючих впливів (у тому числі зміна режимів роботи устаткування), щоб у визначений момент часу стан технологічного процесу відповідало деякому екстремальному значенню узагальненого критерію якості процесу. Для рішення цієї задачі необхідно мати математичну модель процесу, що складає основний зміст алгоритму керування, реалізованого АСУТП.