Глава 3. Системы управления пищевыми производствами.
Концепция построения систем управления.
Аппаратура: локальный ПЛК®сетевой ПЛК или ПМК®промышленный
ПТК + SCADA-система.
Операционная система: фирменная ОС®универсальная ОС РВ®Windows
NT®Windows NT + расширение РВ®Unix®ОС РВ QNX и др.
Программирование: специальные средства®языки IES – 1131-3®VBA, C++,
JAVA и другие.
Цель создания и внедрения систем управления: обеспечение качества про-
дукции, увеличение экономичности производства, повышение надежности
функционирования оборудования, повышение производительности, обеспе-
чение экологичности и безопасности условий труда обслуживающего персо-
нала.
Режим функционирования системы управления – автоматизированный (че-
ловек (технолог) + ЭВМ).
Система управления – цифровая (см. рис.2.34).
3.1. Структура управления пищевым предприятием (хлебозавод).
Система функционирования АСУ хлебозавода в основном определяется вы-
бором структур АСУТП отделений и подразделений, их функциями, компле-
ксом технических средств управления с учетом мощности и необходимого режима управления. Структурную организацию АСУ хлебозавода следует рассматривать по горизонтали (где выделяются технологические отделения и подразделения хлебозавода, функционирующие в плане задач управления за-
конченным технологическим процессом производства) и по вертикали (где выделяются уровни управления технологическим процессом. На рис.3.1. при-
ведена структура АСУ хлебозавода (АСУП).
Технологические отделения и подразделения, как правило, состоят из ряда
взаимосвязанных технологических аппаратов, агрегатов, установок в кото-
рых протекает технологический процесс производства полуфабриката, про-
дукта или подготовка вспомогательных материалов, энергоносителей, теп-
лоносителей и других материалов, а связь между ними сплошными линиями.
Автоматизированное управление технологическими отделениями или подразделениями осуществляется сменными технологами под руководством
главного технолога и руководителей хлебозавода, а связь между ними обоз-
начается пунктирными линиями.
В первую очередь автоматизируются наиболее подготовленные отделения
и подразделения, а затем, развивая АСУ хлебозавода, подключаются новые.
Любая АСУТП является многофункциональной системой, т.е. имеет внеш-ние и внутренние функции. Внешними являются функции, определяемые назначением системы; внутренними – служебные функции, обеспечивающие качественное выполнение основных, внешних функций. Внешние функции АСУТП разделяют на информационные и управляющие. К информационным относят функции системы, результатом выполнения которых является предо-
ставление оператору ТП и внешним потребителям информации о состоянии
объекта.
Рис.3.1.Структура АСУ хлебозавода
Информационными функциями АСУТП являются: контроль текущих значений основных параметров процесса (Утек); проверка соответствия параметров процесса заданным оптимальным значениям (Уmin<Утек<Уmax) и информирование персонала о возникновении несоответствия; измерение и регистрация параметров по вызову оператора; вычисление определенных параметров или комплексных показателей, неподдающихся непосредствен- ному измерению (обобщенный показатель качества продукта и др.); вычис- ление технико-экономических показателей (ТЭП) работы ТОУ и другие.
Управляющие функции АСУТП включают мероприятия по формированию
и реализации управляющих воздействий на ТОУ. К ним относятся следую-
щие функции: стабилизация оптимальных заданных параметров ТП на зна-
чениях, определяемых технологическим регламентом (У=const) программ-
ное управление по заданным программам, в том числе пуск и останов машин
и аппаратов; логическое управление в типовых ситуациях, определение “узких мест” и согласование нагрузок последовательно работающих аппара-
тов; формирование и реализация управляющих воздействий, обеспечиваю-
щих достижение режима оптимального по технологическому и технико-эко-
номическому критерию.
Вспомогательные функции обеспечивают собственно функционирование
АСУТП, т.е. алгоритмы функционирования системы, диагностику состояния комплекса технических средств, формирование базы данных и введение ин-
формационной базы.
Функционирование АСУТП осуществляется взаимодействием ее составных
частей: информационного обеспечения, программного обеспечения, техниче-
ского обеспечения, организационного обеспечения и действиями оперативно-
го персонала.
Информационное обеспечение (ИО) – это совокупность систем кодирования и классификации технологической и технико-экономической информации, сигналов, характеризующая состояние ПТК, справочной и оперативной ин-
формации. В состав информационного обеспечения входит математическое обеспечения, состоящее из математических методов и алгоритмов решения задач, обработки информации и формирования команд управления для воз-
действия на процесс.
Программное обеспечение (ПО) – это совокупность программ для средств вычислительной техники, обеспечивающая реализацию информационной функций АСУТП. Оно состоит из общего (системного) ПО и других средств вычислительной техники, инструментального ПО, при помощи которого про- изводится разработка прикладного ПО, обеспечивающего решение конкрет-
ных задач функционирования ТОУ по заданным алгоритмам управления.
Техническое обеспечение (ТО) – это комплекс технических средств, обеспе-
чивающий формирование информации о состоянии ТОУ; получение и пере-
дачу информации; ее обработку и формирование управляющих воздействий; предоставление информации оперативному персоналу; управление исполни-
тельными механизмами для воздействия на технологический процесс; пере-
дачу информации в смежные или вышестоящие АСУ.
Организационное обеспечение (ОО) – это описание функциональной, техни-
ческой и организационной структур, регламенты и инструкции для оператив-
ного персонала.
Оперативный персонал (ОП) состоит из операторов-технологов ПТК, осуще-
ствляющих управление ТОУ, и эксплуатационный персонал, обеспечиваю-
щий функционирование системы в целом. Степень участия операторов в уп-
равлении ТОУ зависит от уровня автоматизации. Современный уровень авто-
матизации ТОУ позволяет постепенно выводить оператора из контура управ-
ления и передавать его функции техническим средствам. При этом оператор
должен контролировать работу системы и принимать решения в аварийных
ситуациях.
По способу реализации информационных и управляющих функций АСУТП
по структуре подразделяются на нижеследующие разновидности:
- АСУТП, функционирующая с ПТК, выполняет информационные функции
централизованного контроля, обработки информации и технико-экономичес-
ких показателей (ТЭП). Выбор и осуществление управляющих воздействий
производит человек. Для информационных функций автоматизированный ре-жим предусматривает участие человека (оперативного персонала) и ПТК в
операциях по формированию и преобразованию информации. Ее структура
представлена на рис.3.2.
Рис. 3.2. Структура АСУТП, выполняющая информационные функции
Эта структура АСУТП реализована на многих предприятиях пищевой про-
мышленности. Например, на хлебозаводах (склады БХМ и ее подачи в про-
изводство), на сахарных и спиртовых предприятиях (управление технологи-
ческими процессами производства) и других;
- АСУТП, функционирующая с ПТК в режиме “советчика”, при котором ПТК выполняет информационные функции. На основе анализа входной ин-
формации он (ПТК) формирует рекомендации (советы) по управлению и осу-
ществляет поиск оптимальных решений, которые принимаются и реализуют-
ся оперативным персоналом. Эта система может осуществлять диалоговый
режим, что позволяет оперативному персоналу корректировать постановку и
условия задачи, решаемые ПТК при выработке рекомендаций по управлению
объектом.
Данная АСУТП находит применение при освоении новых технологий, когда
обслуживающий персонал не имеет достаточного навыка и наработок по тех-
нологии производства. Структура АСУТП, функционирующая в режиме “со-
ветчика” идентична структуре, представленной на рис.3.2.;
- АСУТП, функционирующая в автоматическом режиме, при котором ПТК реализует управляющие функции, с целью автоматического формирования и
осуществления управляющих воздействий на ТОУ. При этом реализуется ре- жим супервизорного управления, когда средства ПТК автоматически изменя-
ют уставки и/или параметры настройки контроллеров или локальных систем
автоматического управления регулирующими устройствами вблизи оптима-
льного протекания технологического процесса. Структура АСУТП, реализу-
ющая супервизорное управления, с некоторой корректировкой функций опе-
тора, идентична структуре, приведенной на рис.3.2.
Эта АСУТП (супервизорный режим) может реализовать процесс тестопри-
готовления, один из основных и наиболее ответственный этап хлебопекарно-
го производства, во многом определяющим качество хлебобулочных изде-
лий, а также процесс брожения в виноделии и спиртовом производстве и др;
- АСУТП, реализующая автоматический режим прямого непосредственного
цифрового управления (НЦУ), в котором ПТК реализует управляющие фун-
кции. Его целью является автоматическая выработка и осуществление управ-
ляющих воздействий на ТОУ. В этом режиме все процедуры переработки оперативной информации реализуются ПТК без участия человека.
Структура АСУТП в режиме НЦУ, с некоторой корректировкой функций
оператора, идентична структуре, представленной на рис.3.2. Эту структуру
в режиме НЦУ можно реализовать при выпечке хлебобулочных изделий.
Структура управления и оснащение техническими средствами АСУ хлебо-
завода (АСУП) большой и средней мощности приведена на рис.3.3. По вер-
тикали ее можно представить в виде трех иерархических уровней управле-
ния. Для хлебозавода малой мощности и хлебопекарен (минипекарни) целе-
сообразна двухуровневая иерархическая структура управления.
Трехуровневая система управления состоит:
1. первичные преобразователи (датчики) технологических параметров, уста-
новленные на технологическом оборудовании;
2. исполнительные устройства и электродвигатели технологического обору-
дования;
3. нормирующие преобразователи, сигнализаторы параметров, блоки пита- ния, смонтированные на щитах;
4. пусковая аппаратура электродвигателей и исполнительных устройств;
5. пульт оператора по месту;
6. локальная вычислительная сеть;
7. локальные микропроцессорные контроллеры;
8. сетевые микропроцессорные контроллеры;
9. программно-технический комплекс (ПТК): 9.1- печатающее устройство;
9.2- УСО, контроллеры и микро-ЭВМ; 9.3-видеотерминал;
10. цветной графический монитор;
11. АРМы оператора-технолога или лаборанта АСУТП;
12. персональная ЭВМ (ПЭВМ);
13. базовая ЭВМ третьего уровня: 13.1- печатающее устройство, ВЗУ;
13.2-видеотерминал и ПЭВМ; 13.3-печатающее устройство;
14. Сервер БД РВ;
15. АРМы АСУП.
Первый уровень состоит из локальных автоматизированных систем управ-
ления, обеспечивающий формирование информации о протекании техноло-
гического процесса производства хлебобулочных изделий, смонтированных
непосредственно по месту аппаратов, установок или линии, ее обеспечении
передачи информации на следующий уровень с помощью сети Fieldbus H1.
Рис.3.3.Структура управления хлебозавода
Дата добавления: 2016-01-03; просмотров: 1425;