1. Определение основных терминов, входящих в название дисциплины и изучаемых тем.

Определение асу

АСУ – автоматизированная система управления, человеко-машинная система, в управлении которой человек принимает непосредственное участие наряду с техническими средствами и является звеном этой системы. Управление делается для оптимизации того или иного процесса.

Иначе, АСУ – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности.

В целом АСУ предназначены для обеспечения эффективного функционирования объектов управления путем автоматизированного выполнения функций управления.

Добавить остальные определения!

АСУ ТП – реализует автоматизированный процесс принятия решений по управлению технологическим обьектом

АСУ П – процесс принятия решений касательно задач управления, характерный для заводоуправления

SCADA-системы – (Supervisory Control And Data Acquisition) диспетчерские системы управления обработки данных; программный пакет, предназначенный для разработки или обеспечения работы в реальном времени систем сбора, обработки, отображения и архивирования информации об объекте мониторинга или управления.

2. Виды систем автоматизации и управления (САиУ) и место АСУ в них.

Виды систем автоматизации и управления (САиУ)

1. АСР (САР) – автоматические системы регулирования (системы автоматического регулирования).

Различают 15 – 20 видов, в том числе:

• Одноконтурные

Обеспечивают стабилизацию выходных координат объекта.

• каскадные

В каскадных системах при регулировании основной технологической величины в объекте с большим запаздыванием используются также вспомогательные величины, реагирующие на изменение основных возмущений объекта и регулирующего воздействия с меньшим запаздыванием. В таких случаях стабилизация вспомогательных величин способствует более качественному регулированию основной величины. Каскадная система состоит из нескольких контуров регулирования, каждый из которых регулирует свою технологическую (основную или вспомогательную) величину.

• инвариантные

Не зависят от помех(возмущающего воздействия)

• многосвязные

По числу регулируемых величин АСУ делятся на одномерные и многомерные (или многосвязные). Одномерные АСУ - это системы управления простейшими объектами с одной регулируемой величиной

• автономные ????

• системы с переменной структурой (СПС, или Емельяновские структуры),

• структуры с бесконечно большим коэффициентом усиления (Мееровские структуры, структуры с К→ ∞ или высокоточные структуры),

• параметрически инвариантные компенсационные системы (ПИКС или структуры Соколова),

В основу классификации положены различные признаки. Одним из главных признаков является метод управления, по которому АСУ подразделяются на системы, неприспосабливающиеся к изменяющимся условиям работы объекта управления и приспосабливающиеся (или адаптив­ные).

 

Неприспосабливающиеся автоматизированные системы управления - это наиболее простые системы, не изменяющие своей структуры и параметров в процессе управления. Практически все автоматические систе­мы регулирования (АСР) относятся к неприспосабливающимся АСУ. Для этих систем на основе априорной (существующей до начала работы) инфор­мации выбирают структуру и параметры, которые обеспечивают заданные свойства системы (выполнение целей управления) для типовых или наиболее вероятных условий ее работы.

 

Неприспосабливающиеся системы подразделяются на три типа:

• Стабилизирующие, обеспечивающие поддержание постоянного заданного значения регулируемой величины. Пример - поддержание заданного значения расхода мазута во вращающуюся печь спекания;

• Программные, задачей которых является изменение регулируемой величины по заданному закону во времени или в зависимости от величины другого параметра. Пример - изменение температуры в камерной термической печи по определенному графику, необходимому для данного типа термообработки (повышение температуры с определенной скоростью, выдержка при постоянной температуре и т.п.);

Следящие, обеспечивающие изменение регулируемой величины в определенном соотношении с задающим воздействием (можно рассматривать, что заданное значение изменяется произвольным образом, не зависящим от данной системы). Пример - регулирование соотношения топливо-воздух при управлении сжиганием топлива. Системы регулирования соотношения относятся к следящим системам. Так, исходная смесь и флегма должны поступать в ректификационную колонну в определенном соотношении. При этом ведущей технологической величиной является расход смеси, а ведомой — расход флегмы. Это реализуется с помощью регулятора соотношения, который воздействует на расход флегмы. Аналогично регулируют соотношения следующих расходов: топливо и воздух в процессах горения; два вещества, подаваемые в химический реактор; сырье и пар, подаваемые в трубчатые печи пиролиза углеводородов, и др.

 

Большинство АСУ и автоматических систем регулирования (АСР), действующих в настоящее время в металлургии, относится к неприспосабливающимся системам. Их структура и настройки определяются при проектированные и наладке и в дальнейшем автоматически не изменяются (пере­страивать системы можно, при необходимости, вручную).

 

Приспосабливающиеся (или адаптивные) АСУ - это такие системы, в которых параметры управляющих устройств или алгоритмы управления автоматически и целенаправленно изменяются для осуществления оптимального управления объектом, причем характеристики объекта или внешние воздействия на него могут изменятся заранее непредвиденным образом.

 

Адаптивные АСУ способны менять структуру, параметры или программу своих действий в процессе управления. Поскольку в процессе управ­ления происходит автоматическое изменение параметров или структуры системы, то приспосабливающиеся АСУ называют также самонастраивающи­мися. В самонастраи­вающихся системах блок адаптации при неизменном законе регулирования устанавливает такие параметры регулятора, которые, в соответствии с выбранным критерием, обеспечивают оптимальное качество регулирования. Примерами таких систем могут быть автоматические системы с максимальным быстродействием при различных нагрузках, автоматическиесистемы с минимальной интегральной оценкой качества регулирования, например, с минимальной площадью под кривой переходного процесса, радиоприёмные устройства с системой минимизации шумовой составляющей в канале звука, телевизионные приёмники с максимальным качеством восприятия изображения в различных условиях освещённости помещения и др.

Системы, изменяющие в процессе работы программу своих действий, называются системами с самонастройкой программы, особым случаем которых являются экстремальные системы. Экстремальные системы автоматически ищут экстремум управляемой величины, а так как его положение изменяется в процессе работы объекта, то система автоматически изменяет направление поиска, скорость и т.д. (изменяет программу своих действий). В экстремальных системах блок адаптации выбирает настройку, при которой управляемая физическая величина находится в экстремальной точке. Примерами таких систем могут быть системы автоматической настройки приёмника на выбранную радиостанцию, системы управления антенной радиолокационной станции на максимальный уровень отражённого от цели сигнала, системы обеспечения максимальной дальности полёта летательного аппарата при ограниченном запасе топлива и др.

В самоорганизующихся системах блок адаптации выбирает такой закон регулирования и устанавливает такие параметры регулятора, которые, в соответствии с выбранным критерием, обеспечивают оптимальное качество регулирования. Возможности самоорганизующихся систем значительно шире, чем самонастраи­вающихся, при решении аналогичных задач. В состав блока адаптации самоорганизующейся системы обычно входит микропроцессор, который формирует оптимальный закон регулирования и настраивает оптимальные параметры. К таким системам, в той же мере, как и к биологическим, можно применить понятия самоорганизации, обучения и самообучения. В процессе выбора оптимальной структуры и параметров регулятора автоматическая система обучается работе в неизвестных условиях, сохраняя в памяти необходимую для работы в этих условиях информацию. При повторении уже известных условий система задаёт оптимальную структуру и параметры регулятора, найденные ранее и сохранённые в памяти. Если же при некоторых известных условиях известны оптимальные структуры и параметры регулятора, их можно ввести в память системы, т. е. обучить систему. 

Большинство самонастраивающихся систем используют с целью получения оптимальных условий объекта, характеризуемых экстремумом критерия управления, при определенных ограничениях и поэтому являются оптимальными системами. При работе самонастраивающихся систем могут автоматически изменятся параметры системы (настройки управляющих устройств), и тогда их называют системами с самонастройкой параметров. Если автоматически меняется структура системы (изменяется алгоритм управления), то такие системы называют системами с самонастройкой структуры (и с переменной структурой).

2. САУ – системы автоматического управления (5 видов):

• Системы централизованной или локальной автоматической (или полу автоматической) оптимизации процесса, т.е. системы с наличием критерия оптимизации;

• Системы централизованного автоматического пуска или останова процесса или производства;

• Системы логического управления (СЛУ) процессом или производством на базе управляющего автомата;

• Системы централизованной автоматической защиты (блокировки) и выведения производства из аварийных режимов;

  • Системы автоматической защиты (САЗ) — для устранения вредного влияния на процесс, т. е. Для защиты процесса от аварийных и нештатных ситуаций

  • Системы автоматической блокировки (САБ) — для сохранения какого-то последнего действия в технологической системе или управлении.

• Системы централизованного автоматического оперативного управления производством или предприятием по техническим и (или) экономическим критериям.

3. АСУ – автоматизированные системы управления (5 видов):

• ОАСУ – отраслевая АСУ;

• АСУП – АСУ предприятием;

• АСУ ТП – АСУ технологическим производством;

• АСУ ТП – АСУ технологическими процессами;

• ИАСУ – интегрированные АСУ, т.е. совокупность АСУП и АСУ ТП.

4. ГАПС – гибкие автоматизированные производственные системы, в них оборудование используется для производства нескольких видов продукции;

5. ОСУ – организационные системы управления;

6. КСУ – корпоративные системы управления

3. Охарактеризуйте периоды развития АСУ у нас в стране.

Периоды развития АСУ ТП

1(1955-1965) — период информационных асу — ламповые ЭВМ

2(1965-1975) — АСУ ТП-советчик оператора — ЭВМ второго поколения (без УСО-устройство связи с объектом)

3(1975-1985) — период централизованных АСУ ТП (все функции предыдущих периодов + функция управления) — ЭВМ 3-го поколения с УСО

4(1985-1995) — период распределенных(децентрализованных) АСУ ТП, появляются ГАПС(Гибкие автоматизированные производственные системы, которых оборудование используется для производства нескольких видов продукции) - микро-ЭВМ, ПЭВМ(персональные компьютеры серии ЕС (единой системы), в основном, советские клоны персональных компьютеров IBM PC)

5(1995-н.в.) - возраждение и модернизация АСУ ТП и ГАПС — SCADA

4. В чем отличие автоматизированных систем управления от автоматических?

Система называется автоматизированной, если человек принимает непосредственное участие в управлении наряду с техническими средствами и является звеном этой системы. Пример АСУ - программный комплекс для управления техпроцессом производства электронно-вычислительных средств, представляющий собой, допустим, веб-систему, позволяющую директору предприятия, технологам, рабочим и т.п. оперативно получать нужную им информацию о процессе и вносить свою (отчеты, допустим). Другой пример АСУ, система "электронный университет", также онлайн комплекс, позволяющий преподавателям оперативно давать отчеты по успеваемости студентов, студентам - смотреть свои хвосты и расписания занятий, деканату - делать выборки по количеству хвостов и т.п.

Система называется автоматической, если она работает без участия человека, т.е. человек не является звеном системы управления, а лишь наблюдателем в работе системы. Например, простейший пример - холодильник. Ты задаёшь нужную температуру и система в автоматическом режиме её поддерживает

5. В чем отличие задач, решаемых в АСУ ТП и АСУП?

АСУ ТП – реализует автоматизированный процесс принятия решений по управлению технологическим объектом. Решает задачи оперативного управления и контроля 

В АСУП – процесс принятия решений касается задач управления, характерный для заводоуправления (сбыт, снабжение, кадры, финансы, з/плата, планирование и т.п.).

Автоматизированная система управления производством (АСУ П) — решает задачи организации производства, включая основные производственные процессы, входящую и исходящую логистику Осуществляет краткосрочное планирование выпуска с учётом производственыых мощностей, анализ качества продукции, моделирование производственного процесса.

6. В чем отличие АСУ ТП и локальных систем регулирования процессов?

Локальные системы автоматического регулирования ( АСР) поддерживают параметры отдельных стадий технологических процессов на оптимальном уровне.

На первой ступени каждый технологический процесс имеет свою локальную систему регулирования. Получая с помощью датчиков информацию о ходе процесса, эти системы осуществляют или оптимизацию работы отдельных аппаратов, или поддерживают заданные параметры в зависимости от сложности процесса ( чем он сложнее, тем целесообразнее оптимизация, а не стабилизация параметров) и от наличия условий для оптимизации. [14]

Нижний уровень ( I) представлен так называемыми локальными системами регулирования, функции которых сводятся к стабилизации отдельных технологических параметров. [

Короче говоря, я так поняла,что АСУ ТП это объединение ЛС.

1. Многомерные объекты управления, а не одномерные (1 вход – 1 выход), как у ЛС;

2. Масштабность объектов, а соответственно, и масштабность решаемых задач: процесс, цех, производство и т.д.;

3. Векторно-матричное описание моделей объектов управления;

4. Ведение процесса по обобщенным показателям на основе системных критериев: I = В = к₁Р + к₂Т + к₃С + к₁₂РТ + …

5. АСУ ТП обеспечивают управление объектом (ТОУ) в целом (в соответствии с системным критерием), а не автоматизируют действия человека (например, регулирование), как ЛС;

6. Технические средства (ТС) АСУ ТП участвуют в выработке решений по управлению, а совместно с человеком и в его принятии;

7. Иерархичность структурной организации АСУ ТП;

8. Наличие СЦК (система централизованного контроля), СОС (система оценивания состояния), САЗ (система автоматической защиты) и САБ (система автоматической блокировки), СП (система пуска) и СО (система останова):

9. Появление принципиально нового класса задач и сложность их решения (идентификация, оценивание состояния, расчет ТЭП, оптимизация);

10. Применение СВТ с функциями: информационная, советчик- оператора, управления (через ЛС или супервизорное, НЦУ или ПЦУ).

7. В чем смысл иерархии в АСУ? Разновидности АСУ.

Иерархия АСУ промышленным предприятием обычно представляется в виде трехэтажной пирами-

ды:

1. Уровень управления предприятием (верхний уровень).

2. Уровень управления технологическим процессом.

3. Уровень управления устройствами.

На уровне управления предприятием располагаются обычные IBM-PC-совместимые компьютеры и файловые серверы, объединенные локальной сетью. Задача вычислительных систем на этом уровне – обеспечение визуального контроля основных параметров производства, построение отчетов, архивиро- вание данных. Объемы передаваемых между узлами данных измеряются мегабайтами, а временные по-казатели обмена информацией не являются критичными.

На уровне управления технологическим процессом осуществляется текущий контроль и управление либо в ручном режиме с операторских пультов, либо в автоматическом режиме по заложенному алгоритму. На этом уровне выполняется согласование параметров отдельных участков производства, отработка аварийных и предаварийных ситуаций, параметризация контроллеров нижнего уровня, загрузка технологических программ, дистанционное управление исполнительными механизмами. Информационный кадр на этом уровне содержит, как правило, несколько десятков байтов, а допустимые временные задержки могут составлять от 100 до 1000 миллисекунд в зависимости от режима работы.

На уровне управления устройствами располагаются контроллеры, осуществляющие непосредственный сбор данных от датчиков и управление исполнительными устройствами. Размер данных, которыми контроллер обменивается с оконечными устройствами, обычно составляет несколько байтов при скорости опроса устройств не более 10 мс.

В последнее время рассмотренная структура систем управления существенно усложняется, при этом стираются четкие грани между различными уровнями. Это связано с проникновением Internet/Intranet-технологий в промышленную сферу, значительными успехами промышленного Ethernet, использованием некоторых промышленных сетей Fieldbus во взрывоопасных зонах на предприятиях химической, нефтегазовой и других отраслей промышленности с опасными условиями производства. Кроме того, появление интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов и интерфейсов для связи с ними фактически означает появление четвертого, самого нижнего уровня АСУ ТП – уровня сети оконечных устройств.

2) - УСО – устройство связи с объектом (устройство согласования)

3) – ПЛК (программно-логические контроллеры (PLC)) + ПО.

4) – SCADA - (Sypervisory Control And Data Acquisition) диспетчерское управление и сбор данных.

5) - HMI – (Human – Machine Interface) системы человеко-машинного управления.

АСУП – исполнительные модули:

• EAM – (Enterprise Assets Management) управление основными фондами;

• HRM – (Human Resource Management) управление людскими ресурсами;

• MES – (Manufacturing Execution System) систему управления производственных зданий.

??? что он тут хочет услышать?

8. Функции, состав и структуры АСУ.