11.8.АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

11.8.АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Управление технологическим процессом предста­вляет собой информационный процесс, обеспечивающий выпол­нение какого-либо материального процесса.

В наиболее общем случае АСУ ТП представляет собой зам­кнутую систему (рис.11..8), обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку -информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием, и реализацию управляющих воздействий на техноло­гический объект.

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 технологические агрегаты и установки, группы станков, отдельные производства (цехи, участ­ки), реализующие самостоятельный технологический процесс; производственный процесс всего предприятия, если управление им сводится к рациональному выбору и согласованию режимов работы агрегатов, участков и производств. Совместно функционирующие технологический объект управления и управляющая им АСУ ТП образуют ГПС. 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, технологические показа­тели, например параметры технологического процесса, характеристики выходного изделия и т. п.

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

1. Измеряемые параметры Χ = (Χ1,Χ2, . . . ΧП), 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 Υ = (Υ1,Υ2, … , Υп), которые могут изменяться соответствующими исполнительными механизмами, уставками регуляторов и т. п.

3.Неизмеряемые и неуправляемые параметры ƒ = (ƒ1,ƒ2, …, ƒп) — изменяющиеся со временем характеристики технологиче­ского оборудования, характеристики сырья, износ инструмента, отказ оборудования и др. Наличие подобных случайных фак­торов, воздействующих на объект управления, может значительно влиять на управляемую величину Υ и придают стохастический характер потокам требований на обслуживание. На вход управляющего вычислительного комплекса (У В К) от датчиков (термопар, индуктивных датчиков, счетчиков готовой продукции и др.) поступает измерительная информация о теку­щих значениях параметров Χ, 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 u = (u1,u2, … ,um), которые необходимо приложить к испол­нительным механизмам для изменения управляемых параметров Υ, с тем чтобы управляемый процесс протекал оптимальным обра­зом.

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

Так как УВК оперирует с цифровыми (дискретными) величи­нами, то поступающие на ее вход величины Χ должны предвари­тельно быть преобразованы в цифровую форму, а вырабатываемые УВК величины управляющих воздействий — из цифровой формы в аналоговую, т. е. в соответствующие напряжения. Некоторые входные сигналы (например, выдаваемые конечными выключа­телями, фотореле и др.) и некоторые выходные управляющие сигналы (например, включение двигателей, сигнальные транс­паранты и др.) имеют релейный характер.

Таким образом, в УВК должны входить преобразователи не­прерывных величин в цифровые и обратно. С целью уменьшения объема оборудования преобразователи непрерывных величин в цифровые и обратно обычно выполняют многоканальными. Посредством коммутатора преобразователь поочередно подклю­чается к каждому датчику и осуществляет преобразование соот­ветствующей аналоговой величины в цифровую форму, после чего полученный в результате преобразования цифровой код вводится в память УВК.

Важным признаком АСУ ТП является осуществление упра­вления в темпе протекания технологического процесса, т. е. в реальном масштабе времени. Понятие реального масштаба вре­мени можно определить следующим образом. Если передача информации из исходного пункта в ЭВМ и ее обработка осуще­ствляются во время работы машины, занятой решением другой задачи, и возвращение результатов в исходный пункт произво­дится в минимально короткие сроки по тем же каналам без ощу­тимого перевеса в решении предыдущей задачи, то говорят, что этот процесс протекает в реальном времени. Более коротко можно сказать, что обработка информации идет в реальном времени, если время на запросы, обычно произвольное, ограничивается внеш­ними условиями. Под внешними условиями понимают занятость передающих устройств и ЭВМ решением других задач, важность и срочность которых определяется соответствующей системой прио­ритетов.

В системе, функционирующей в реальном масштабе времени, информация, приходящая извне, либо воспринимается и обраба­тывается на ЭВМ непосредственно в момент ее поступления, если ЭВМ не загружена работой или приоритет запроса самый высокий, либо фиксируется и поступает в обработку в зависимости от приоритета запрашиваемого абонента. В системе обработки ин­формации в реальном масштабе времени для каждой такой задачи устанавливается реально необходимый промежуток времени, в те­чение которого соответствующий запрос должен быть обязательно выполнен. В зависимости от уровня запрашиваемого абонента в структуре технических средств и важности самого запроса при одинаковом уровне двух или большего числа абонентов устанавливаются приоритеты запросов абонентов. Указанной системой приоритетов определяется дисциплина очереди при решении любых задач управления.

Автоматическое распределение машинного времени открыло новые пути использования ЭВМ; позволяет абоненту вести непре­рывный диалог с машиной; дает возможность нескольким абонен­там “беседовать” друг с другом при посредничестве ЭВМ, исполь­зующей большой запас сведений, хранящихся в ее памяти, и высокую степень выполнения арифметических и логических операций.

Реализация целей в конкретных АСУ ТП достигается выпол­нением в них определенной последовательности операций и вычи­слительных процедур, в значительной степени типовых по своему составу и потому объединяемых в комплекс типовых функций АСУ ТП (рис.11 .9).

Функции АСУ ТП подразделяют на управляющие, инфор­мационные и вспомогательные управляющие. Это функции, результатом которых является выработка и реализация управля­ющих воздействий на технологический объект управления.

К упра­вляющим функциям АСУ ТП относят регулирование (стабилиза­цию) отдельных технологических переменных, логическое упра­вление операциями или аппаратами, программное логическое управление группой оборудования, оптимальное управление уста­новившимися или переходными режимами или отдельными ста­диями процесса, адаптивное управление объектом в целом, напри­мер управление участком станков с ЧПУ, оперативная коррек­ция суточных и сменных плановых заданий и др.

Информационные функции АСУ ТП — это функции системы, содержанием которых является сбор, обработка и представление информации для последующей обработки. К информационным функциям АСУ ТП относят централизованный контроль и изме­рение технологических параметров, косвенное измерение, вычи­сление параметров процесса (технико-экономических, внутренних переменных), формирование и выдала текущих и обобщающих технологических и экономических показателей оперативному персоналу АСУ ТП, подготовка и передача информации в смежные системы управления, обобщенная оценка и проверка состояния ГПС и его оборудования.

Вспомогательные функции состоят в обеспечении контроля за состоянием функционирования технических и программных средств системы. АСУ ТП как компонент общей системы управления промыш­ленным предприятием предназначена для целенаправленного ведения технологических процессов и обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информацией. АСУ ТП, созданные для объектов основного и вспомогательного производства, представляют низовой уровень АСУП.