Сделай Сам Свою Работу на 5

Локальные системы управления





АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ И ПРОИЗВОДСТВ

http://asutp-info.blogspot.com/p/blog-page_30.html

 

Оглавление

 

1. Локальные системы управления. 2

1.1. Назначение и функции автоматизации. 2

1.2. Понятие системы автоматического управления. 11

2. Основные понятия и определения. 21

3. Понятие технологического процесса как объекта управления. Классификация систем управления 26

4. Автоматический анализ состава материалов. 32

5. Преобразователи сигналов и системы передачи показаний на расстояние. 35

6. Основные понятия об измерениях и измерительных приборах. 36

7. Измерение уровня. 39

8. Плотномеры для жидкостей. 40

9. Территориально-распределенная система сбора данных и управления ADAM-5000. 42

10. Автоматизированная система управления. 46

 


Локальные системы управления

1.1. Назначение и функции автоматизации

Автоматизация производства – призвана устранить физически тяжелый, монотонный труд, переложив его на плечи машин.

Автоматизированные информационные системы – человекомашинные системы для сбора, хранения, накопления, поиска, передачи, обработки информации с использованием вычислительной техники, компьютерных информационных сетей, средств и каналов связи.



Автоматизация - применение машин, машинной техники и технологии с целью облегчения человеческого труда, вытеснения его ручных форм, повышения его производительности. Автоматизация производства призвана устранить физически тяжелый, монотонный труд, переложив его на плечи машин. Автоматизация управления направлена на использование компьютеров и других технических средств обработки и передачи информации в управлении производством, экономикой.

Задача – осуществление управления технологическим процессом, т.е. осуществлять определенные воздействия, соответствующие алгоритму управления системой.

Алгоритм управления – совокупность предписаний, определяющий характер воздействий из вне на управляемый объект с целью осуществления им заданного

Технологический объект управления – совокупность технологического оборудования и реализованного на нем в соответствии с инструкциями и регламентом технологического процесса производства.



Автоматизированная система управления – предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления.

Критерий управления – соотношение, характеризующее качество работы технологического объекта управления в целом и принимающее числовые значения в зависимости от управляющих воздействий. Критерий может быть технико-экономическим или техническим (параметры процесса, показатели продукта и т.п.) показателем. Необходимы ограничения при выборе управляющих воздействий.

Задача автоматизации и управления сложными объектами – в данной ситуации, определяемой значениями входных параметров (контролируемых и не контролируемых) найти такие управляющие воздействия, с учетом ограничений, при которых выходные параметры принимают оптимальные (экстремальные) значения и не выходят за заданные приделы.

Современная СУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание СУТП сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

Непрерывную во времени картину развития СУТП можно разделить на три этапа, обусловленные появлением качественно новых научных идей и технических средств. В ходе истории меняется характер объектов и методов управления, средств автоматизации и других компонентов, составляющих содержание современной системы управления.



Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР). Объектами управления на этом этапе являются отдельные параметры, установки, агрегаты; решение задач стабилизации, программного управления, слежения переходит от человека к САР. У человека появляются функции расчета задания и параметры настройки регуляторов.

Второй этап – автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами. Человек все больше отдаляется от объекта управления, между объектом и диспетчером выстраивается целый ряд измерительных систем, исполнительных механизмов, средств телемеханики, мнемосхем и других средств отображения информации (СОИ).

Третий этап – автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники. Вначале - применение микропроцессоров, использование на отдельных фазах управления вычислительных систем; затем активное развитие человеко-машинных систем управления, инженерной психологии, методов и моделей исследования операций и, наконец, диспетчерское управление на основе использования автоматических информационных систем сбора данных и современных вычислительных комплексов.

От этапа к этапу менялись и функции человека (оператора/диспетчера), призванного обеспечить регламентное функционирование технологического процесса. Расширяется круг задач, решаемых на уровне управления; ограниченный прямой необходимостью управления технологическим процессом набор задач пополняется качественно новыми задачами, ранее имеющими вспомогательный характер или относящиеся к другому уровню управления.

Диспетчер в многоуровневой автоматизированной системе управления технологическими процессами получает информацию с монитора ЭВМ или с электронной системы отображения информации и воздействует на объекты, находящиеся от него на значительном расстоянии с помощью телекоммуникационных систем, контроллеров, интеллектуальных исполнительных механизмов.

Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

От диспетчера уже требуется не только профессиональное знание технологического процесса, основ управления им, но и опыт работы в информационных системах, умение принимать решение (в диалоге с ЭВМ) в нештатных и аварийных ситуациях и многое другое. Диспетчер становится главным действующим лицом в управлении технологическим процессом.

Говоря о диспетчерском управлении, нельзя не затронуть проблему технологического риска. Технологические процессы в энергетике, нефтегазовой и ряде других отраслей промышленности являются потенциально опасными и при возникновении аварий приводят к человеческим жертвам, а также к значительному материальному и экологическому ущербу.

Статистика говорит, что за тридцать лет число учтенных аварий удваивается примерно каждые десять лет. В основе любой аварии за исключением стихийных бедствий лежит ошибка человека.

В результате анализа большинства аварий и происшествий на всех видах транспорта, в промышленности и энергетике были получены интересные данные. В 60 - х годах ошибка человека была первоначальной причиной аварий лишь в 20% случаев, тогда как к концу 80-х доля "человеческого фактора" стала приближаться к 80 %.

Одна из причин этой тенденции - старый традиционный подход к построению сложных систем управления, т. е. ориентация на применение новейших технических и технологических достижений и недооценка необходимости построения эффективного человеко - машинного интерфейса, ориентированного на человека (диспетчера).

Таким образом, требование повышения надежности систем диспетчерского управления является одной из предпосылок появления нового подхода при разработке таких систем: ориентация на оператора/диспетчера и его задачи.

Любую фабрику, завод, предприятие в целом можно рассматривать как подсистему в общей системе промышленности. Управление простейшей подсистемой заключается в выполнении отдельных более простых операций – операций регулирования.

Воздействие на технологический процесс, аппарат или машину в целях поддержания или определенного изменения какой-либо выбранной величины называется регулированием. Например, воздействие на насосную установку, чтобы поддержать заданную производительность, изменение частоты вращения разгрузочного устройства в отсадочной машине для стабилизации высоты постели на отсадочном решете, изменение количества реагентов, подаваемых в процесс флотации, при изменении количества твердого во флотационной пульпе. Регулирование – часть управления.

Для осуществления операций управления и регулирования какой-либо системой (объектом) необходимо иметь данные о том, как эта система должна работать, в каком она состоянии и какие результаты ее работы уже имеются. Все эти данные, необходимые для управления и регулирования, составляют информацию.

Необходимая информация для приведенных примеров регулирования – это производительность насоса, высота постели на отсадочном решете, количество флотационной пульпы и удельное содержание в ней твердого.

Для управления более сложной системой (объектом требуется гораздо большая и разнообразная по своему составу информация. Например, для управления фабрикой надо знать не только состояние оборудования, результаты работы за прошедший период и требуемые показатели, но и качество поступающих углей, характеристики вспомогательных материалов, укомплектованность и технический уровень обслуживающего персонала, наличие подвижного состава под погрузку готовой продукции и др.

Процессы управления и регулирования заключаются в сборе необходимой информации, ее оценке и переработке в целях получения оперативного решения и выработки управляющего (регулирующего) воздействия на систему.

Качественное различие между управлением и регулированием состоит в том, что для управления системой используется и перерабатывается разнородная информация, а для регулирования – информация одного вида.

В связи с большим объемом и разнородностью информации, используемой при управлении, при ее переработке может быть получен целый ряд разнообразных решений, отвечающих поставленной задаче. Выбор наиболее целесообразного управляющего воздействия связан со значительными трудностями и может быть выполнен опытным оператором или электронной управляющей машиной.

Решения, получаемые при обработке информации в процессе регулирования, и регулирующие воздействия, обеспечивающие поддержание заданного технологического режима, как правило, однозначны.

Применение машин и механизмов для выполнения технологических операций производства называется его механизацией, а применение различных устройств для осуществления операций сбора информации, контроля за состоянием технологического процесса или машины, а также регулирования или управления – автоматизацией.

Технологические процессы и машины, снабженные автоматическими устройствами, выполняющими операции регулирования и частично управления, но управляемые в целом при участии человека, называются автоматизированными.

Технологические процессы и машины, в которых поддержание заданных технологических режимов при изменяющихся условиях работы (в допустимых пределах) обеспечивается без управляющего участия человека, называются автоматическими.

Важнейшее научное достижение нашего века – кибернетика - наука об общих закономерностях процессов управления и передачи информации в машинах, живых организмах и их объединениях. Основоположником кибернетики является американский ученый Н. Винер, который в 1948 г. опубликовал книгу «Кибернетика, или управление и связь в машинах и живых организмах».

Современная кибернетика сформулировала единый подход к анализу и описанию (алгоритмизации) различных процессов управления и переработки информации, позволивший использовать электронные вычислительные машины для управления технологическими процессами, применяемыми, в частности, на углеобогатительных и брикетных фабриках.

Автоматизация позволяет успешно решать задачи повышения производительности, стабильности и качественных результатов технологических процессов, предупреждения аварийных ситуаций, повышения выхода готового товарного продукта, снижения потерь угля с отходами, улучшения условий и повышения долговечности работы оборудования. Внедрение автоматизации имеет большое значение и для социальной сферы: улучшает условия труда (особенно на тяжелых и вредных для здоровья участках производства), повышает квалификацию и профессиональное мастерство обслуживающего персонала.

В настоящее время все достаточно крупные промышленные предприятия автоматизированы. Однако степень автоматизации различна и зависит от общего технического уровня производства.

В тех случаях, когда ставят цель автоматически получить только информацию о технологических параметрах, применяют системы и средства автоматического контроля.

Более высокий уровень автоматизации – централизованный контроль, при котором вся информация поступает на пульт оператора или диспетчера. В этом случае используется дистанционное управление, позволяющее посредством установленных в технологической цепи фабрики исполнительных механизмов управлять процессом с центрального пульта.

Следующая ступень автоматизации – автоматическое регулирование технологических параметров или работы машин с помощью локальных систем автоматики.

Для предупреждения аварийных ситуаций нарушения технологического режима применяют автоматическую защиту и блокировку.

Наиболее высокий уровень автоматизации технологии, производства достигается использовании автоматизированных систем управления (СУТП), обеспечивающих оптимизацию качественно – количественных и экономических показателей производства. Применение СУТП на производстве предусматривает сочетание всех перечисленных выше видов автоматизации.

Технологический процесс, агрегат или машина, один или несколько параметров которого регулируются автоматически называется объектом регулирования, а эти параметры параметрами регулирования.

Объект регулирования и автоматические устройства обеспечивающие регулирование, составляют систему автоматического регулирования (CAP).

Активное воздействие, которое оказывает система автоматического регулирования на технологический процесс или аппарат в процессе регулирования, называется регулирующим воздействием.

Различные приборы и устройства, входящие в систему и обеспечивающие автоматизацию процесса, называются техническими средствами автоматики.

Основными техническими средствами автоматики, которые находят применение на углеобогатительных и брикетных фабриках в виде отдельных приборов и устройств, являются следующие.

Датчик – устройство, преобразующее контролируемую величину в информационный сигнал, удобный для использования в системах автоматизации (обычно в электрический). Обеспечивая всю необходимую информацию, датчики являются важнейшей частью всех автоматических систем. Подобно рецепторам живого организма, которые передают в нервную систему информацию о параметрах окружающей среды и определяют его поведение, датчики передают в систему автоматические сигналы о температуре, освещенности, шуме и т. д.

Датчик обычно состоит из измерительного и первичного преобразователей.

Измерительный преобразователь–устройство, которое определяет состояние и изменение контролируемой величины и обеспечивает возможность их измерения для формирования исходного информационного сигнала. Измерительные преобразователи часто являются нестандартными устройствами, разработанными в соответствии со спецификой технологического процесса или контролируемого параметра.

Первичный преобразователь – устройство, преобразующее контролируемую величину или ее изменение в сигналы (электрические, пневматические, гидравлические), которые поступают в систему автоматики как исходная информация.

В качестве первичных преобразователей обычно используют стандартные приборы заводского изготовления – первичные приборы.

В некоторых случаях функции датчика может выполнять группа взаимосвязанных устройств и приборов.

Часто датчик представляет собой одно устройство, выполняющее функции измерительного преобразователя и первичного преобразователя. Например, термопара в зависимости от температуры контролируемого объекта выдает в систему автоматики стандартные электрические сигналы.

Датчики по сравнению с другими средствами автоматики имеют наиболее широкий диапазон вариантов – конструктивных и принципиальных решений.

Вторичные показывающие или регистрирующие приборы – устройства, которые получают сигналы от датчиков и выдают наглядную информацию о значении контролируемого параметра оператору, следящему за технологическим процессом.

Измерительный преобразователь, первичный и вторичный приборы образуют систему автоматического контроля и осуществляют измерения контролируемой величины или параметра.

Регулирующие приборы (или регуляторы) получают информацию непосредственно от датчиков или через вторичные приборы и вырабатывают регулирующие воздействия.

Исполнительные механизмы – устройства, которые реализуют регулирующее воздействие, выработанное регулятором. Регулятор включает, выключает или реверсирует исполнительный механизм либо изменяет скорость его действия. Исполнительный механизм получает энергию от внешнего источника и превращает ее в механическое действие регулирующего органа.

Регулирующий орган – часть объекта регулирования, предназначенная для изменения технологического режима. Например, при повороте лопаток направляющего аппарата дымососа изменяются тяга и производительность, развиваемые дымососом.

Все средства автоматизации объединяются в системы с помощью информационных каналов, по которым передается информация в виде периодических или изменяющихся по величине непрерывных сигналов. От датчика сигналы поступают к вторичному прибору или регулятору. В регуляторе информация от датчика перерабатывается и в виде управляющих сигналов поступает в исполнительный механизм.

В автоматизированных системах управления, большая часть информации от датчиков поступает в управляющие вычислительные машины (контроллеры), которые также перерабатывают поступившую информацию в управляющие воздействия. Вычислительные машины учитывают значительно большее количество параметров и их взаимосвязей, благодаря чему значительно повышается эффективность управления технологическими процессами;

Кроме указанных выше основных средств автоматизации, в автоматических системах применяют различные преобразователи, пусковую аппаратуру для включения исполнительных механизмов и других двигателей, аппаратуру сигнализации, различные переключатели, реле и другую вспомогательную аппаратуру.

В электрических системах автоматизации в качестве каналов связи служат электрические провода и кабели, по которым информация передается в виде электрических сигналов, различающихся по времени действия, полярности или напряжению. В пневматических и гидравлических системах для передачи импульсов изменения давления сжатого воздуха или жидкости используют специальные трубопроводы. Сигналы, передаваемые по информационным каналам, являются носителями информации.

Технические средства автоматизации состоят из отдельных элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию: усиление, суммирование, регистрацию и т. д. Сочетание элементов определяет структуру и функции средств автоматизации.

 








Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.