1. Введение: предпосылки создания аиус. Эволюция систем автоматизации

Современный этап развития производства характеризуется тем, что владельцы того или иного производственного объекта стараются добиться максимально высоких эксплуатационных характеристик технологического оборудования (максимизации производительности оборудования, снижения себестоимости и минимизации бракованных изделий). Достижение этих характеристик возможно только при условии наличия эффективных систем управления техническим или производственным объектом. Повышение эффективности систем управления возможно лишь при использовании, во – первых, современных методов и алгоритмов управления, а во – вторых, при использовании цифровых средств обработки информации (ЦСОИ). Такие системы, причём с участием человека в контуре управления называются автоматизированными информационно – управляющими системами (АИУС). Схема взаимодействия ЦСОИ, оператора и объекта управления приведена на рис.1.1.

Рис.1.1. Структура АТК.

Обозначения:

АИУС — автоматизированная информационно – управляющая система;

ТО (ПО) — техническое (производственное) оборудование;

ЦСОИ — цифровое средство обработки информации;

АТК – автоматизированный технологический (производственный) процесс.

1.1. Эволюция систем автоматизации

Рассмотрим в качестве объекта управления помещение, в котором необходимо поддерживать температуру в заданных пределах.

I этап: Создание производственного или технического объекта обуславливала необходимость решения и задач управления этим объектом. Первоначально эту задачу полностью решал человек (рис. 1.1.1). При этом он выполнял следующие функции:

Рис.1.1.1 Схема управления системой отопления помещения.

1. Получение информации о состоянии объекта.

2. Анализ информации о фактическом состоянии объекта и требуемом состоянии объекта, и принятие решения по управлению объектом.

3. Оказание управляющего воздействия на объект.

II этап: Для получения более объективной и качественной информации о состоянии объекта стали создаваться всевозможные датчики и преобразователи, которые позволяли без участия человека реализовать 1-ю функцию.

III этап: Для облегчения выполнения 3-й функции или для полного устранения человека при реализации 3-й функции, стали создаваться всевозможные исполнительные устройства и механизмы различных типов.

IV этап: Характеризуется тем, что стали создаваться локальные автоматические регуляторы (ЛАР) или локальные устройства программного управления (ЛУПУ), которые позволили либо поддерживать параметры в заданных пределах либо реализовывать требуемую последовательность изменения состояния объектов.

Рис.1.1.2 АСУ ТП с использованием ЛСУ.

Обозначения:

ТА — технологический агрегат;

ЛСУ — локальная система управления;

ЦСУ — центральная система управления;

V этап: Поскольку создавались более сложные технологические объекты или технологические процессы, которые часто связывались в технологическую цепочку, то потребовалось кроме ЛСУ, создания, так называемых, централизованных систем управления (ЦСУ) или систем управления верхнего уровня (рис.1.1.2).

Первоначально в ЦСУ использовались машины централизованного контроля и регулирования (МЦКР). Для таких систем характерно то, что реализуется ограниченный набор функций управления (централизованный контроль, централизованная регистрация и отображение ряда параметров комплекса).

VI этап: Для обеспечения управления сложными производственными объектами с использованием современных методов управления стали применять ЦСОИ, которые способны реализовывать современные методы управления совместно с персоналом (оператором, технологом). Всё это в комплексе получило название АИУС.