Билет№16 Вопрос 1. Распределенные системы управления

Распределённая система управления (англ. Distributed Control System, DCS) — система управления технологическим процессом, характеризующаяся построением распределённой системы ввода вывода и децентрализацией обработки данных.

РСУ применяются для управления непрерывными и гибридными технологическими процессами (хотя, строго говоря, сфера применения РСУ только этим не ограничена). К непрерывным процессам можно отнести те, которые должны проходить днями и ночами, месяцами и даже годами, при этом остановка процесса, даже на кратковременный период, может привести к порче изготавливаемой продукции, поломке технологического оборудования и даже несчастным случаям. Классическим примером непрерывного процесса является изготовление стекла в стекловаренной печи.

Сферы применения РСУ многочисленны:

Химия и нефтехимия.

Нефтепереработка и нефтедобыча.

Стекольная промышленность.

Пищевая промышленность: молочная, сахарная, пивная.

Газодобыча и газопереработка.

Металлургия.

Энергоснабжение и т. д.

Требования к современной РСУ:

Отказоустойчивость и безопасность.

Простота разработки и конфигурирования.

Поддержка территориально распределенной архитектуры.

Единая конфигурационная база данных.

Развитый человеко-машинный интерфейс.

Первые DCS были представлены на рынок в 1975 компаниями Honeywell (система TDC 2000) и Yokogawa (система CENTUM). Американский производитель Bristol Babcock в том же году представил свои универсальные контроллеры UCS 3000. Иногда к DCS относят систему Contronic 3 фирмы Schoppe & Faeser.

В 1979 году компания Fisher & Porter представила свою систему DCI-4000, а Invensys систему SPECTRUM.

В 1980 компания Bailey представила систему NETWORK 90, а компания Alfa Laval систему SattLine.

Современный рынок

Основными современными системами DCS сегодня являются:

ABB

System 800xA

Areva T&D

PACiS

Emerson Process Managment

Ovation

Honeywell

Experion PKS

TDC3000

Total Plant Solution (TPS)

Invensys Foxboro

I/A Series

Foxboro A2 (Eurotherm Suite)

Rockwell Automation

Logix

Schneider Electric

PlantStruXure на базе UAG

Siemens

SIMATIC PCS7 (включая CEMAT и BRAUMAT)

APACS

QUADLOG

SPPA-T3000

Yokogawa ,CENTUM CS 3000

В сумме указанные производители занимают более половины мирового рынка DCS-систем. Прочие более-менее заметные производители это Alstom, Metso, Yamatake, Toshiba, Hitachi, Fuji.

Вопрос 2. Задачи и история робототехники, основные предпосылки к применению

Задачи и история робототехники, основные предпосылки к применению. Современная робототехника возникла на основе синтеза механики и кибернетики и дала толчок новому направлению их развития (есть точка зрения, что робототехника есть частный случай мехатроники). Для механики это оказалось связано с многозвенными механизмами типа манипуляторов, а для кибернетики — с интеллектуальным управлением, которое требуется для роботов последнего поколения с искусственным интеллектом. 

   Отсюда задача робототехники — это развитие и синтез механики и кибернетики с целью создание и применение роботов и основанных на их использовании робототехнических систем различного назначения. 

   Роль роботов в таких системах и комплексах может быть различной — от основной, когда роботы осуществляют главные функции, до вспомогательной, когда роботы обслуживают основное или вспомогательное оборудование, выполняющее эти функции. Системы и комплексы, автоматизированные с помощью роботов, принято называтьроботизированными. Роботизированные системы и комплексы, в которых роботы выполняют основные функции, называют робототехническими. 

   Происхождение слова «робот» имеет славянские корни. Впервые ещё в 1920 г. его ввел известный чешский писатель К. Чапек в своей фантастической пьесе «R. U. R.» («Россумовские универсальные роботы»), где фигурировали так названы механические рабочие, предназначенные для замены людей на тяжелых физических работах. Чешское слово "robota" означает тяжелый подневольный труд. 

   У американского писателя А. Азимова в цикле рассказов "Я робот" был тот же подход в взгляде о том, что собой должно представлять устройство называемое "роботом". 

   Ошибочность их видения заключалась в том, что и Чапек и Азимов представляли робота как копию человека, которому присуще выполнение лишних функций не нужных для осуществления конкретных задач (кстати такая точка зрения бытует и сегодня, скорее это не ошибочность, а взгляд на вопрос в определенной плоскости, когда человек рассматривался как законченный совершенный объект, в этом же ключе создаются роботы, праобразами которых являются животные и насекомые). 

    Термин "промышленный робот" появился в 70-е годы. 

   Первые роботы были выпущены фирмой АМF в 1962 г. в США, затем в: 1966 г. в СССР (ЭНИКМАШ); 1967 году в Великобритании; 1968 г. в Швеции и Японии; 1971 г. в ФРГ; 1972 г. в Франции; 1973 г. в Италии. 

   Эти роботы представляли собой устройства, совершающие некоторые действия по заданной программе и не имели конкретного предназначения и лишь в 1971 г. появились первые "современные" роботы промышленного назначения – промышленные роботы (ПР), а автоматизированные на их базе технологические комплексы — роботизированными технологическими комплексами (РТК). ПР составляют 90% всего парка роботов в мире (цифра изменяется, сегмент бытовых роботов в этом соотношении будет увеличиваться, взять хотя бы роботы-пылесосы). 

   Одной из главных причин создания промышленных роботов во всем мире является экономия средств, однако в СССР по данным за 1988 г. сроки окупаемости ПР в Минавтопроме составила 38 лет, а в Минтяжмаше – 196 лет. В 1985 г. в СССР было внедрено в производство около 600 ПР общей стоимостью 10 млн. руб., а эффективность их использования составила всего 0,2% в год, т.о общий срок окупаемости составил 500 лет (не надо забывать, что рабочие ломали роботов, так как замена происходила на участках, например, перекладка стекловаты, с высокой оплачиваемостью труда за вредные условия). 

   За рубежом эффективность использования промышленных роботов (ПР) естественно выше, а окупаемость соответственно – ниже, но эти цифры будут не существенно отличаться от данных приведенных по СССР (в 3-5 раз). 

   Вопрос: Почему данные по другим странам выгодно отличаются от данных по СССР? Почему такая низкая эффективность и что при этом обусловило их применение? 

   Ответ: 1. Заработная плата у иностранных рабочих выше, чем у рабочих в СССР. 2. Необходимость непосредственного участия человека в технологическом процессе зачастую является серьезным препятствием при интенсификации производства и создании новых технологий: 

   – помимо внедрения в действующие производства ПР (промышленные роботы) открывают широкие перспективы для создания принципиально новых технологических процессов и их использование в настоящем – это задел на будущее (как в оборонной отрасли). 

   – многие существующие технологические процессы связаны с обременительными ограничениями, налагаемыми на непосредственное участие человека. Это как ограниченные физические возможности человека (по грузоподъемности, быстродействию, точности, повторяемости и т. п.), так и требуемую для него комфортность условий труда (соответствующее качество атмосферы, отсутствие вредных внешних воздействий и т. п.). 

   Вообще-то немного уже не актуально, производство переносится в третий мир, который уже становится новым мировым центром экономического развития (юго-восточная Азия), также после Арабских революций ЕЭС пытается создать новый мировой экономический центр в в Арабском мире в качестве противовеса Азиатскому, если говорить о России, то робототехнические комплексы внедряются, но чаще всего они являются уже «сливом» морально устаревших технологий, либо японских, либо западных. Предел жизни таких комплексов около 10 лет из-за того, что продукция на них выпускаемая становится неконкурентоспособной, даже при всей «выжимки» «русскими умельцами» из подобного оборудования.