Виды управления

Критерии управления

Всякое управление имеет цель. Цель управления может быть только одна. Нельзя произвести одновременно наилучшую и самую дешевую продукцию. Можно искать либо наилучшую продукцию за данную цену, либо самую дешевую продукцию определенного качества.

Степень достижения поставленных целей в любой системе принято характеризовать с помощью критерия управления. Критерий управления – это соотношение, характеризующее качество функционирования технологического объекта управления в целом и принимающее конкретные числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий. Критерием может быть технико-экономический показатель, например себестоимость продукции при заданном качестве, производительность технологического объекта управления при заданном качестве выходной продукции, технологические показатели, например параметры технологического процесса, характеристики выходного продукта и т. п. Критерии управления могут быть выгоды или убытков.

Управление должно быть оптимальным в соответствии с критерием управления. Математическая модель при этом выглядит следующим образом:

необходимо определить значения вектора переменных x = (x1,x2,…, xn), которые удовлетворяют ограничениям вида

g _i (x1,x2,…, x_n) b_i, для всех i = 1,…, m

и доставляют максимум или минимум целевой функции

f (x1,x2,…, x_n) → max (min).

Управление технологичесими машинами и установками может быть местным (или ручным), автоматизированным или автоматическим.

Местное (ручное) управление машиной осу­ществляется оператором непосредственно у местаих установки с помощью таких простейших аппаратов, как ручные пускатели, контроллеры и выключатели. Используется в основном при монтажных и наладочных работах.

Автоматическое управление это управление без участия человека. Автоматическое управление обеспечивает заданный режим ра­боты машины или установки с помощью аппаратуры, исключаю­щей постоянное присутствие обслуживающего персонала, в функ­ции которого входят только периодические ревизии и наладки оборудования и аппаратуры. Например, насосные агрегаты водо­отливных установок включаются и отключаются в зависимости от уровня воды в водосборнике.

Автоматизированное управление это управление при участии человека. Приавтоматизированном управлении подача управляющего сигнала осуществляется оператором, а необходимая последова­тельность операций, предусмотренных технологическим режимом производственного процесса, осуществляется средствами автома­тизации. Автоматизированное управление может быть дистанционным, телемеханическим или централизованным.

При дистанционном управлении оператор, находясь на некото­ром расстоянии, не превышающем нескольких сотен метров, от электропривода, осуществляет включение, реверсирование и оста­нов механизма или установки. При этом управляемый объект чаще всего находится в поле зрения оператора, а пульт управления располагается в месте, удобном для управления. Например, с кно­почного поста, расположенного на посте абонентском лавы осуществляется включение или отключение магнитного пускателя электропривода комбайна, расположенного на энергопоезде добычного участка.

Также при управлении конвейерами возможно:

- дистанционное управление линейным конвейером - управление любым линейным конвейером с выносного кнопочного поста, расположенного вблизи приводной части конвейера;

- дистанционное управление концевым конвейером - управление с выносного кнопочного моста, расположенного под лавой в концевой части последнего конвейера, с блокировкой, исключающей возможность включения концевого конвейера при неработающем предыдущем и обеспечением отключения концевого при остановке предыдущего конвейера, работающего в режиме автоматизированного управления.

При дистанционном управлении возможно применение проводной линии передачи команд или беспроводная (предпочтительно).

Телемеханическое управление, являясь дальнейшим развитием и совершенствованием дистанционного управления, обеспечивает передачу команд на значительно большие расстояния по меньшему количе­ству жил кабелей, чем при дистанционном управлении. При этом используются специальные способы кодирования информации и технические средства обработки и передачи информации.

На рисунке 2 приведена структурная схема технических средств системы телемеханики. Система двухуровневая. На верхнем уровне находится Пункт Управления (ПУ), который подключается к автоматизированному рабочему месту диспетчера (АРМ) с ЭВМ и щиту с мнемосхемой (мнемощит).

АРМ представляет собой персональный компьютер. Как правило, АРМ снабжается широкоэкранным монитором, функциональной клавиатурой и необходимыми сетевыми адаптерами для подключения к сетям верхнего уровня (например, на базе Industrial Ethernet). Компьютер оператора отличается от офисных компьютеров, прежде всего, своим промышленным исполнением и эксплуатационными характеристиками.

Мнемосхема – наглядное графическое изображение технологической установки или технологического процесса, интегрированное со средствами контроля и управления. Она является важнейшим источником информации о характере и структуре связей, текущем состоянии переменных (в том числе связанных с нарушением технологических режимов, авариями и т. п.) и позволяет оператору-технологу или диспетчеру:

- облегчить запоминание хода технологического процесса и назначения устройств и органов управления;

- определить способы действия при различных режимах работы объекта;

- способствовать упрощению поиска и опознания нужной информации для оперативного принятия правильных решений.

На нижнем уровне расоложены Пункты контроля (КП) (один или несколько), к которым подключаются датчики, преобразователи и различные устройства контроля и управления. Взаимодействие между ПУ и КП происходит по каналу связи. Это может быть кабельная линия, оптоволокно, выделенный телефонный канал, радиоканал и т.п. При подключении к одному каналу связи нескольких КП каждый из них должен иметь уникальный номер. Данные между ПУ и КП передают короткими массивами, которые называют кадрами, фреймами, посылками. Посылки вместе с данными содержат адресную часть и проверочный код для выявления искажений в процессе передачи. Адрес должен однозначно идентифицировать измеряемый параметр в рамках всей ситемы. Для защиты данных обычно используют один из вариантов подсчета контрольной суммы.

Рисунок 2 - Структурная схема технических средств системы телемеханики

Способ кодирования данных и порядок обмена посылками обычно называют протоколом обмена. Одним из основных требований при выборе протокола является его надежность, т.е. способность передавать данные без искажений и возможность повторной передачи в случае сбоя.

Датчиками могут быть простые двухпозиционные переключатели, состояние которых изменяется при изменении состояния объекта (включен / выключен, норма / авария и т.п.). Например, контроллер пункта КП следит за состоянием датчиков состояния объекта и при изменении хотя бы одного из них передает на пункт ПУ посылку, которую называют телесигналом (ТС). Контроллер пункта ПУ, получив сигнал ТС, передает его на ЭВМ и контроллер мнемощита. Программа на ЭВМ изменяет состояние изображения контролируемого объекта на схеме дисплея ЭВМ и предупреждает диспетчера звуковым сигналом. Контроллер мнемощита зажигает на щите соответствующий индикатор.

Для количественной оценки состояния параметров объекта применяют датчики, которые преобразуют текущие значения физических параметров (температура, давление, напряжение, ток) в нормированные электрические сигналы. Контроллер пункта КП передает их значения на пункт ПУ в цифровом виде в посылках телеизмерений (ТИ). Аналогично сигналам ТС, сигналы ТИ поступают на ЭВМ и мнемощит для отображения. ЭВМ может отслеживать уровни приходящих измерений и сигнализировать, например, о превышении критического порога (уставки).

При необходимости вмешательства в ход контролируемого процесса оператор посредством ЭВМ выдает в систему команду телеуправления (ТУ). C ЭВМ команда поступает на контроллер пункта ПУ, который передает его соответствующему пункту КП. Контроллер пункта КП при получении команды проверяет ее достоверность, выдает электрический сигнал для включения исполнительного механизма (например, электродвигателя), передает на пункт ПУ сигнал о выполнении команды. Команды ТУ обычно двухпозиционные: ТУ «Включить» и ТУ «Отключить».

Современные контроллеры КП могут получать информацию не только с датчиков и преобразователей, но и с различных микропроцессорных устройств, например, приборов учета, токовых защит. Для стыковки с такими устройствами применяют один из локальных интерфейсов, например, RS-485. Информационный обмен идет с использованием одного из совместимых протоколов, например, Modbus.

В современной системе телемеханики большое внимание уделяется программному обеспечению системы и интеграции с действующими системами и программными комплексами. Стандартом стало графическое представление схем контролируемого процесса (мнемосхем) с "живым" отображением текущего состояния, управление объектом с кадров мнемосхем.

В программном обеспечении наблюдается тенденция к стандартизации программных интерфейсов систем сбора данных и обрабатывающих программ (технология OPC), возрастает потребность экспорта собранных данных в специализированные программы (расчета режимов, планирования, аналитические, АРМ специалистов). В условиях усложнения систем повышается роль средств диагностики и отладки.

С технической стороны в системах всё чаще используются современные скоростные каналы связи (оптоволокно, Ethernet) и беспроводные технологии (например, транкинговая и сотовая связь). Вместе с тем сохраняется потребность стыковки с морально (а иногда и физически) устаревшими "унаследованными" системами, с сохранением их протоколов связи. На контролируемых объектах всё чаще возникает необходимость стыковки с локальными технологическими системами.

Наряду с усложнением самих систем и их программного обеспечения наблюдается изменение требований к реализуемым функциям. К традиционным функциям телемеханики (телесигнализация, телеизмерение, телеуправление) добавляются функции энергоучета, транспорта данных с локальных автоматических приборов. К обычным функциям контроля за изменением состояния и превышения предельных значений добавляются возможности текущих расчетов и логического анализа (например, балансные расчеты).

Централизованное управление дает возможность оператору или диспетчеру управ­лять машинами и установками технологического комплекса предприятия, не находящимися в его поле зрения с центрального пункта управления

Например, для конвейерных линий централизованное управление заключается в последовательном пуске с пульта управления конвейеров линии в направлении обратном движению грузопотока с контролем момента запуска каждого последующего конвейера в зависимости от скорости предыдущего и останов конвейерной линии путем отключения всех или части работающих конвейеров.

Также, централизованное управление применяется также при управлении производственным процессом шахты с пульта диспетчерского управления.

Дата добавления: 2015-04-30