Критерии

Назначение АСУ ТП обычно можно определить как целенаправленное ведение технологического процесса и обеспечение смежных и вышестоящих систем управления необходимой информацией. Когда функционирование объектов без современной АСУ оказывается практически невозможным, назначением такой системы является достижение реализуемости и устойчивости технологического процесса при высокоинтенсивных и экономичных режимах использования оборудования.

Создание и функционирование каждой АСУ ТП должно быть направлено на получение вполне определенных результатов (снижение себестоимости продукции, уменьшение потерь, повышение производительности труда, качества целевых продуктов, улучшение условий работы персонала и т. п.), они не всегда формализованы. Поэтому после определения назначения АСУ ТП необходимо четко конкретизировать цели функционирования системы. Их примерами для промышленных технологических объектов могут служить: обеспечение безопасности функционирования; получение заданных параметров выходных продуктов; оптимизация работы объекта; согласование режимов функционирования цепочки агрегатов.

Степень достижения поставленных целей принято оценивать с помощью так называемого критерия управления, т. е. показателя, достаточно полно характеризующего качество ведения технологического процесса и принимающего числовые значения в зависимости от вырабатываемых системой управляющих воздействий. В строгой, обычно математической, форме критерий управления конкретизирует цель создания данной системы.

1. Одна из общих постановок вопроса о критерии управления сводится к стремлению получить наибольший экономический эффект, который определяется разностью стоимостей получаемой готовой продукции(S₁), и сырья (S₂), энергии(S₃), рабочей силы (S₄) и прочих затрат (S₅) с соответствующими весами α_i (коэффициентами). Оптимальным будет такое управление процессом, которое позволит добиться максимального значения этой разности:

I=∫(α₁S₁- α₂S₂- α₃S₃- α₄S₄- α₅S₅)dτ = max

Кроме того, существуют ограничения, которые должны соблюдаться при ведении технологического процесса (выборе управляющих воздействий). Ограничения бывают двух видов:

• физические, которые не могут быть нарушены даже при неправильном выборе управляющего воздействия (погасание факела, превышение t высоконагруженных поверхностей, увеличение концентрации взрывоопасных веществ, повышение P свыше допустимого уровня и т.д.) и

• условные, которые могут быть нарушены, но их неисполнение приводит к значительному ущербу, не учитываемому критерием (ПДК).

При управлении часто наиболее существенные факторы учитываются именно ограничениями, а не критерием и при выборе воздействия приходится «идти по ограничению».

2. Как правило, обобщающий экономический критерий содержит существенное количество частных параметров, определяется на большом интервале времени и, в основном, относится к крупным объектам (цех, линия, завод, станция). Поэтому для АСУ ТП конкретного технологического процесса или агрегата формируют частные критерии оптимальности, учитывающие специфику управляемого объекта и дополненные условными ограничениями. Ими, например, могут быть:

• максимальная производительность агрегата при определенных требованиях к качеству продукции, условиях эксплуатации оборудования и т. д.;

• минимальная себестоимость при выпуске продукции в заданном объеме и заданного качества;

• выход продукта относительно затрат.

По ним определяются режимные карты, их показатели рассчитываются на меньшем интервале и оценка может привести к корректировке технологического процесса.

3. К следующему уровню можно отнести технико – экономические критерии, по которым уже оператор может управлять реальным процессом (они рассчитываются на небольшом временном интервале: 10÷30 мин), например

• Расход энергии относительно выхода целевого продукта;

• Коэффициент полезного действия

• Минимальный расход некоторых компонентов, например дорогостоящих присадок или катализатора (при выполнении производственных условий по выпуску продукции);

При этом процесс часто ведут на ограничении. В качестве ограничения в настоящее время широко используются экологические нормы, например верхний предел ПДК по NO_x, CO, C_xH_y и т.д. Хотя эти ограничения могут быть формализованы и представлены в критерии, т.к. при превышении ПДК на производство налагаются штрафы.

4. Исходя из критериев высокого уровня для ведения конкретного процесса формулируются частные технологические задания: температура, давление, уровень, концентрация высококипящего компонента и др. Они могут быть как постоянными во всем диапазоне «нагрузок», так и меняться «супервизором» в зависимости от режима работы агрегата.