Автоматизированные системы управления технологическими

Про­цессами

В наиболее общем случае АСУ ТП представляет собой зам­кнутую сис­тему (рис. 74), обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку ин­формации, необходимой для оптимизации управления технологическим объ­ектом в соответствии с принятым критерием, и реализацию управляющих воздействий на техноло­гический объект.

Рис. 74. Информационная структура системы управления

технологиче­скими процессами:

1 – преобразователь дискретных сигналов в непрерывные;

2 – преобразователь непрерывных сигналов в дискретные

Технологический объект управления (ТОУ) – это совокуп­ность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим ал­горитмам и регламентам технологического процесса. В зависимости от уровня АСУ ТП технологическим объектом управления могут быть группы станков, отдельные цехи, участки, реализующие самостоятельный технологи­ческий или производственный процесс всего предприятия, если управление им сводится к рациональному выбору и согласованию режимов работыагрегатов, участков и производств. Совместно функционирующие технологический объект управления и управляющая им АСУ ТП образуют гибкую производственную систему.

Степень достижения поставленных целей в любой системе принято ха­рактеризовать с помощью критерия управления. Критерием может быть тех­нико-экономический показатель, на­пример себестоимость выходного изде­лия при заданном качестве, производительность технологического объекта управления при заданном качестве выходного изделия.

В управляемом технологическом процессе можно выделить основные потоки информации, характеризуемые следующими груп­пами параметров.

1. Измеряемые параметры = (x₁, х₂, .... х_п),к которым относятся измеряемые, но неуправляемые параметры, зависящие от внешних факторов (па­раметры заготовок, характеристики тех­нологического и вспомогательного оборудования, инструмента, оснастки и др.); выходные параметры, характе­ризующие качество выпускаемых изделий; выходные параметры, по которым непо­средственно или путем вычислений определяют эффективность произ­водственного процесса (производительность, экономичность и др.), или огра­ничения, наложенные на условия его протекания.

2. Управляемые параметры = (y₁, y₂, .... y_m), которые могут изменяться соответствующими исполнительными механизмами, уставками регуляторов и т.п.

3. Неизмеряемые и неуправляемые параметры f = (f₁, f₂, ..., f_k) – измеяю­щиеся со временем характеристики технологиче­ского оборудования, сырья, износ инструмента, отказ оборудования и др. Наличие по­добных случайных фак­торов, воздействующих на объект управления, может значительно влиять на управляемую величину и придавать стохастический характер потокам требований на обслуживание.

На вход управляющего вычислительного комплекса (УВК) от датчиков (термопар, индуктивных датчиков, счетчиков готовой продукции и др.) по­ступает измерительная информация о теку­щих значениях параметров ,

харак­теризующих ход технологи­ческого процесса (состояние и параметры заготовок, качество обработанных деталей, их количество и др.), УВК обра­батывает эту информацию в соответствии с принятым законом управления (алгоритмом управления), определяет управляющие воздействия которые необходимо приложить к испол­нительным механиз­мам для изменения управляемых параметров , с тем чтобы управляемый процесс протекал оптимальным обра­зом.

Многие измерительные датчики вырабатывают свои сигналы в виде на­пряжения, силы тока, сопротивления, угла поворота и тому подобного, т.е. в форме не­прерывного (аналогового) сигнала. Подводи­мые к исполнительным механиз­мам управляющие воздействия должны вырабатываться в форме напряже­ний, т.е. так же в аналоговой форме.

УВК оперирует цифровыми величинами, поэтому на ее входе величины x преобразуются в цифровую форму, а вырабатываемые УВК управляющие воздействия из цифровой формы могут преобразовываться в аналоговую.

АСУ ТП осуществляет управление в темпе технологического процесса, т.е. в реальном режиме времени.

В системе обработки информации в реальном режиме времени для каж­дой задачи устанавливают реально необходимый отрезок времени, в тече­ние которого соответствующий запрос должен быть безусловно выполнен. При большом числе абонентов определяют очередность обслуживания, которая, однако, может быть нарушена с учетом приоритетов, например в аварийной ситуации.

Автоматическое распределение машинного времени открыло новые пути эффективного использования ЭВМ. Такое распределение позволяет оператору вести непрерывный диалог с машиной; несколько пользователей могут участвовать в управлении процессом при посредничестве ЭВМ, распо­лагающей большими информационными ресурсами и высоким быстродейст­вием при выполнении арифметических и логических операций.

Достижение конечных целей в АСУ ТП зависит от выполнения опреде­ленной последовательности операций и вычислительных процедур, которые могут быть скомпонованы в виде типовых по своему составу модулей и объ­едены в комплекс типовых функций АСУ ТП (рис. 75).

Рис. 75. Обобщенная структура АСУ ТП

К функциям АСУ ТП относят регулирование отдельных технологических параметров, логическое управление операциями, программное логическое управление производственными участками, включающие группы стан­ков, оптимальное управление установившимися и переходными процессами, а также оперативная корректировка суточных и сменных графиков производ­ства продукции.