135802 (722643), страница 7

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 7)

действий для его корректировки и диалога с оператором-технологом в

случае значительных нарушений технологических режимов, подготовки от-

четных документов. Составной частью АСУТП является ИИС.

В настоящее время АСУТП широко применяются в промышленности, осо-

бенно там, где выполняются сложные технологические процессы с большим

количеством контролируемых параметров и управляющих воздействий, с

целью разгрузки оператора от рутинной работы и сосредоточения его вни-

мания на тех случаях, когда требуется его вмешательство.

Автоматизированные системы управления технологическими процессами

отличаются от систем автоматического управления (регулирования) более

широким диапазоном автоматизируемых функций управления. АСУТП выполня-

ют следующие основные функции: централизованного контроля, определяют

- 33 -

оптимальный технологический режим, удовлетворяющий выбранному крите-

рию; формируют и реализуют управляющие воздействия, обеспечивающие ве-

дение оптимального режима; корректируют математическую модель объекта

при изменениях на объекте; рассчитывают и регистрируют текущие и обоб-

щенные технологические и экономические показатели; оперативно распре-

деляют материальные потоки и энергию между технологическими агрегатами

и участками; оперативно распределяют вспомогательные механизмы и ре-

монтные средства; оперативно корректируют суточные и сменные плановые

задания по выпуску продукции.

Перечисленные функции могут быть реализованы, как правило, при

использовании ЭВМ. Поэтому наличие ЭВМ в контуре управления процессом

считается одной из отличительных черт АСУТП. В зависимости от способа

включения ЭВМ в контур управления можно выделить пять разных типов

структур АСУТП, различающихся характером функций управления.

1. ЭВМ в режиме сбора информации. Параметры технологических про-

цессов, измеренные датчиками, преобразуются в цифровую форму средства-

ми сопряжения и вводятся в ЭВМ. После обработки в ЭВМ оперативная ин-

формация о ходе процесса поступает на средства отображения технологи-

ческих параметров; статистическая информация, предназначенная для ре-

гистрации, а также вычисленные экономические и технологические показа-

тели печатаются в виде документа. Системы сбора и обработки данных вы-

полняют в основном те же функции, что и систем централизованного конт-

роля, и являются более высокой ступенью их организации. Такие системы

используются при управлении технологическими и производственными про-

цессами в тех случаях, когда существуют причины, по которым определе-

ние технологического режима и формирование управляющих воздействий

должны выполнять люди.

2. ЭВМ в режиме советчика. В таких системах кроме сбора и обра-

ботки информации выполняются следующие функции: определение рациональ-

ного технологического режима по отдельным технологическим параметрам

или всему процессу в целом; определение управляющих воздействий по

всем или отдельным управляемым переменным процесса; определение значе-

ний уставок локальных регуляторов. В системах-советчиках данные о тех-

нологическом режиме и управляющих воздействиях поступают через средс-

тва отображения информации в форме рекомендаций оператору, который мо-

жет принять или отвергнуть их. Решение оператора основывается на собс-

твенном понимании хода технологического процесса и опыте управления

им. В одних случаях вычисления управляющих воздействий производятся

всякий раз, когда фиксируется отклонение параметров процесса от задан-

ного технологического режима. Процесс вычисления инициируется програм-

мой-диспетчером, которая содержит подпрограмму анализа состояния про-

цесса. В других случаях вычисления инициируются оператором в форме

запроса. Системы-советчики применяются в тех случаях, когда требуется

осторожный подход к решениям, выработанным формальными методами, что

связано с неопределенностью в математическом описании управляемого

процесса. Неопределенность может выражаться в следующем:

- математическая модель недостаточно полно описывает процесс,

т.к. связывает лишь часть управляющих и управляемых переменных процес-

са;

- математическая модель адекватна процессу лишь в узком интервале

изменения технологических параметров;

- математическая модель процесса слишком сложна для реализации в

составе АСУТП;

- расчеты по математической модели не могут быть выполнены в ре-

альном времени;

- критерии управления носят качественный характер и существенно

изменяются в зависимости от большого числа внешних факторов.

Неопределенность описаний может быть вынужденной, отражающей пло-

- 34 -

хую изученность сложного процесса, так и преднамеренной, вызванной

тем, что реализация полной и адекватной модели требует применения

крупной дорогостоящей ЭВМ, что в данном случае экономически не оправ-

дывается.

3. ЭВМ в режиме супервизорного управления. АСУТП, функционирующая

в режиме супервизорного управления, представляет собой двухуровневую

иерархическую систему. Нижний уровень, непосредственно связанный с

процессом, образуют локальные регуляторы отдельных технологических па-

раметров. На верхнем уровне управления установлена ЭВМ, основной функ-

цией которой является определение оптимального технологического режима

и вычисление на его основе значений уставок локальных регуляторов.

Входной информацией для вычисления уставок являются значения некоторых

управляемых параметров, измеряемые датчиками регуляторов и контролиру-

емые параметры состояния процесса, измеряемые датчиками. Оператор с

пульта управления имеет возможность вводить дополнительную информацию,

в частности, изменять ограничения на управляемые и управляющие пере-

менные, уточнять критерий управления в зависимости от внешних факто-

ров. Возможны два варианта реализации супервизорного управления: с ма-

тематической моделью и без нее. Если имеются достаточно адекватная и

простая модель процесса и критерий управления (целевая функция), то

вычисление уставок регуляторов может быть организовано как решение за-

дачи оптимального управления. В тех случаях, когда из-за сложности

процесса не ставится задача оптимального управления, управление можно

организовать как процесс экспериментального поиска экстремума целевой

функции управления, когда оптимальный технологический режим ищется ме-

тодом проб и ошибок. Супервизорный режим позволяет осуществлять авто-

матическое управление процессом. Роль оператора сводится к наблюдению

за процессом и, в случае необходимости, к корректировке цели управле-

ния и ограничений на переменные.

4. ЭВМ в режиме непосредственного цифрового управления. В отличие

от супервизорного управления при непосредственном цифровом управлении

управляющие воздействия рассчитываются ЭВМ и передаются непосредствен-

но на исполнительные органы. Режим непосредственного цифрового управ-

ления позволяет исключить локальные регуляторы с задаваемой уставкой.

Как в случае с супервизорным управлением, задача оператора заключается

в наблюдении за процессом и его корректировках в случае необходимости.

5. Иерархические системы управления. Если одноуровневая структура

АСУТП не обеспечивает требуемого режима функционирования сложного тех-

нологического объекта, то систему управления можно построить как мно-

гоуровневую - в виде отдельных подсистем, между которыми установлены

отношения соподчинения. Каждая подсистема имеет ЭВМ, работающую в од-

ном из описанных выше режимов. Функции управления могут быть распреде-

лены между уровнями, например, следующим образом. Нижний (первый) уро-

вень управления непосредственно управляет технологическими операциями.

Второй уровень выполняет функции расчета и оперативной корректировки

режимов технологических операций. Третий уровень управления представ-

ляет собой центральную управляющую подсистему, решающую задачи расчета

и оперативной корректировки технологического режима всего процесса в

целом.

Рассмотренные пять типов структур АСУТП различаются способом

включения ЭВМ в контур управления. Три последних типа структур пол-

ностью исключают оператора из основного контура управления, поэтому

системы, построенные на их основе, можно отнести к классу автоматичес-

ких. Для сложных процессов на крупных производственных комплексах

строятся системы управления, сочетающие описанные способы включения

ЭВМ в контур управления. Такая система разделяется на подсистемы, для

каждой из которых в зависимости от возможностей ее математического

описания и экономически целесообразности выбрана определенная структу-

- 35 -

ра. Комплекс подсистем можно реализовать либо на одной ЭВМ, разделяю-

щей время между подсистемами, либо на нескольких ЭВМ, каждая из кото-

рых обслуживает соответствующую подсистему, либо на вычислительной се-

ти, состоящей из большого числа мини- или микро-ЭВМ.

Важной составной частью АСУТП, во многом определяющей ее функцио-

нальные возможности, является математическое обеспечение (МО), которое

можно разделить на функциональное и общесистемное. Функциональное ма-

тематическое обеспечение образуется комплексом программ, непосредс-

твенно выполняющих функции управления данным процессом. Общесистемное

МО в сочетании со специальными аппаратными средствами позволяет управ-

лять ресурсами ЭВМ, осуществлять общение оператора и ЭВМ, использовать

стандартные программы при решении функциональных задач, выполнять ди-

агностирование элементов ЭВМ. В современной терминологии общесистемное

МО принято называть операционной системой (ОС). Компонентами ОС явля-

ются четыре комплекса программ: управление ресурсами; программные

средства общения оператора и ЭВМ; диагностические программы; стандарт-

ные программы.

Управление ресурсами. ЭВМ располагает ресурсами четырех видов:

временем центрального процессора, памятью, внешними устройствами и

программным обеспечением. Время центрального процессора распределяется

между функциональными программами путем переключения с одной программы

на другую, которое выполняется либо по заранее составленному расписа-

нию, либо без него. Расписание строится на основании требований к уп-

равлению технологическим процессом и представляет собой порядок и вре-

мя выполнения функциональных программ. Переключение без расписания

происходит под действием сигналов прерывания, источниками которых мо-

гут быть технологический процесс и оператор. Получив сигнал прерыва-

ния, ОС останавливает выполнение текущей программы, но таким образом,

чтобы в дальнейшем можно было вернуться к ее выполнению в том месте,

где она была прервана. Заметим, что расписание регламентирует лишь вы-

полнение функциональных программ, причем оно может требовать одновре-

менного выполнения нескольких программ, что можно осуществить при

мультипрограммировании и режиме разделения времени.

Средства общения оператора и ЭВМ (интерфейс пользователя). Для

общения оператора и ЭВМ разрабатывается специальный язык, состоящий из

ограниченного набора команд, представляющих собой слова естественного

языка. Команды вводятся через клавиатуру дисплея. Функциями программ-

ных средств общения являются перевод языка оператора на машинный язык,

интерпретация команды, а затем совместно с другими программами ОС пла-

нирование и реализация действий, требуемых данной командой.

Диагностические программы. Главная цель диагностики - повышение

эксплуатационной надежности АСУТП за счет быстрого обнаружения нор-

мального функционирования ЭВМ и отыскания отказавшего элемента.

Стандартные программы. Хотя каждая АСУТП имеет ряд специфических

черт и поэтому носит индивидуальный характер, во многих из них требу-

ется проведение стандартных технических расчетов и операций над данны-

ми. Поэтому в составе ОС существует библиотека стандартных программ,

не предназначенных непосредственно для выполнения операций управления.

Она используется программистами при создании функциональных и служеб-

ных программ АСУТП.

1.10.4. Понятие автоматизированного технологического

комплекса (АТК)

АТК предназначен для выпуска продукции в автоматизированном режи-

ме. Основное его отличие от АСУТП состоит в том, что в АТК технологи-

ческое оборудование и технические средства системы управления состав-

ляют единое целое, они совместно разрабатываются и эксплуатируются,

- 36 -

друг без друга они работать не могут. Такой подход позволяет упростить

систему за счет лучшего взаимодействия ее частей и повысить качество

ее работы. В настоящее время АТК широко применяются в промышленности

при выпуске продукции, технология производства которой включает в себя

сложные физико-химические превращения или опасна для производственного

персонала.

1.10.5. Понятие автоматизированной системы управления

предприятием (АСУП)

АСУП предназначена для управления всей деятельностью предприятия

в автоматизированном режиме. Она включает в себя системы управления

технологическими процессами, запасами сырьевых материалов, топли-

во-энергетических ресурсов, комплектующих изделий, полуфабрикатов, го-

товой продукции, экономической деятельностью предприятия, автоматизи-

рованной подготовки документации предприятия и отчетных документов, то

есть АСУП включает в себя ряд систем автоматизации, объединенных в

единую сеть потоками информации. Такой подход позволяет сократить зат-

Характеристики

Список файлов реферата