Автоматизирования система управления технологическим процессом (АСУТП)

Классификация ТОУ

С точки зрения автоматизации и управления ТОУ можно разделить по:

1. типу технологического процесса,

2. характеру технологического процесса,

3. сложности технологического процесса,

4. характеру параметров, участвующих в управлении.

По типу процессов, протекающих в ТОУ различают следующие классы ТОУ:

· гидромеханические (в них производится перемещение жидкостей или газов, перемешивание, разделение неоднородных сред),

· тепловые (в них осуществляется нагревание, охлаждение, выпаривание, кристаллизация),

· массообменные (в них идут процессы ректификации, абсорбции, адсорбции, сушки, экстракции),

· механические (в них производится измельчение, дозирование, перемещение твердых материалов),

· химические (в них осуществляются окисление, восстановление, синтез, нейтрализация, нитрование и т.д.)

Технологические процессы одного типа могут отличаться аппаратурным оформлением, свойствами перерабатываемых веществ, однако все они протекают по одним и тем же законам и характеризуются аналогичными зависимостями между параметрами. Это дает возможность разработать типовое решение по их автоматизации.

По характеру технологического процесса ТОУ делятся на ТОУ с непрерывным характером производства и с периодическим (дискретным).

В первом случае технологический режим после пуска ТОУ устанавливается неизменным на длительные сроки (недели, месяцы), во втором - длительность технологических операций незначительна (минуты, часы). Автоматизация периодических процессов существенно осложнена необходимостью перестройки работы аппаратов, заключающейся в изменении технологических режимов, а также маршрутов материальных и энергетических потоков.

Степень сложности ТОУ характеризуется информационной емкостью объекта, т.е. числом технологических параметров, участвующих в управлении (таблица 1).

Таблица 1 – Зависимость степени сложности от числа технологических параметров

Степень сложности	Число параметров	Пример ТОУ
минимальная	10-50	насосная
малая	50-150	массобменная колонна
средняя	150-600	установка первичной переработки нефти
повышенная	600-2500	производство этилена
высокая	>2500	установки глубокой переработки нефти

По характеру параметров управления ТОУ делятся на объекты с сосредоточенными и распределенными параметрами. В первом случае параметр имеет одно числовое значение в разных точках в данный момент времени, во втором - значение параметра неодинаковы в разных точках.

Основные химические производства и составляющие их технологические процессы рассматриваются в этом курсе как объекты управления.

Протекание ТП характеризуется совокупностью физических величин – показателей процесса (технологическими параметрами). В химической технологии такими параметрами являются расход материальных и энергетических потоков, химический состав, температура, давление, уровень вещества.

Совокупность технологических параметров, полностью характеризующих данный ТП, называется технологическим режимом.

Выполнение требований, предъявляемых к ТП (получение продукта заданного качества и в заданном количестве с минимальным расходом сырья и энергии), возможно лишь при целенаправленном воздействии на его технологический режим.

Совокупность операций, необходимых для пуска, остановки процесса, а также для поддержания или изменения в требуемом направлении величин, характеризующих процесс, называется управлением. Частным случаем управления является регулирование - операция управления, которая относится к поддержанию или изменению показателей процесса.

Например, необходимо заполнить бак водой до заданного уровня с получением воды заданной температуры, изменяя расход горячей и холодной воды.

Вариант 1. Задание достигается чередованием шагов: сначала наполнить бак до половины холодной водой, затем добавить горячей до получения заданной температур, затем опять добавить холодной и т.д. Таким образом, осуществляется чередование работы систем регулирования.

Вариант 2. Операции выполняются параллельно: одновременно включаются и горячая и холодная вода, и регулируется изменение температуры путем изменения подачи горячей воды и уровня - посредством воздействия на подачу холодной воды. Таким образом, осуществляется процесс управления с координацией работы нескольких систем регулирования параллельно.

В основном непосредственно с процессом связано регулирование, а управление появляется уже на более высокой иерархии управления предприятием.

ТП вместе с технологическим оборудованием (промышленной установкой, в которой регулируются технологические параметры) называется объектом управления.

Технологические параметры, подлежащие в ходе ТП регулированию, называются регулируемыми параметрами.

Наиболее часто встречающийся вариант регулирования - поддержание регулируемого параметра на заданном значении. Устройство, которое сравнивает текущее значение регулируе6мой величины с требуемым значением и в случае появления сигнала рассогласования между ними вырабатывает сигнал, который по определенному закону воздействует на ТП называется регулятором.

Чтобы можно было осуществить регулирование, объект должен иметь регулирующий орган (например, регулирующий клапан) изменяя положение или состояние которого, можно изменить показатели процесса. Технологические параметры, изменяемые посредством регулирующих органов, называется регулирующими параметрами.

Объект регулирования (управления) и устройства, необходимые для осуществления процесса управления, называются системой регулирования (управления).

Операции управления могут осуществляться:

1. непосредственно человеком - ручное управление (ручные вентили);

2. из операторского помещения - дистанционное управление (пульт управления);

3. автоматическими регуляторами - автоматическое управление. Различают автоматическую и автоматизированную систему управления.

> Автоматизированная СУ - разновидность СУ, включающая в себя технические средства, которые обеспечивают сбор, обработку и вывод информации о процессе, а также частичное принятие решений по управлению процессом и их реализацию. Человек (оператор) в такой системе выполняет функцию управления и обслуживания. Используют такую систему, если часть первичной информации не может быть получена и введена в систему автоматически, если автоматическое управление с помощью технических средств невозможно и если автоматическое управление требует неоправданно больших затрат.

> Автоматическая СУ - разновидность СУ, включающая средства, которые обеспечивают автоматический сбор и обработку информации, принятие решений и реализацию принятого решения по управлению процессом. Человек в таких системах выполняет функцию контроля и обслуживания систем. Используют такую систему при управлении непрерывными технологическими процессами. Такие системы называются автоматическими системами регулирования (АСР).

Цель управления АСУТП - выработка и реализация управленческих решений на технологический объект управления (ТОУ).

Непосредственно с технологическим процессом связаны локальные системы регулирования, функции которых сводятся к стабилизации отдельных технологических параметров. Этот уровень оснащен автоматическими системами регулирования, имеющими периферийные органы управления, через которые реализуются решения, принимаемые в процессе управления на более высоких иерархических уровнях.

Основные тенденции в развитии АСУТП.

1. Создание функционально замкнутых анализаторов качества, спектрометров и т.п.).

2. Типизация всех выходных сигналов датчиков.

3. Появление интеллектуальных терминалов, осуществляющих полную обработку сигнала, диагностику и др. функции.

4. Создание операторских станций на базе цветных графических дисплеев с клавиатурой взамен традиционных щитов управления.

Операторские станции осуществляют сбор и обработку информации, управление и связь с верхним уровнем через клавиатуру.

Изменениям подверглись все аппаратные средства, появились многоканальные микропроцессоры, контроллеры. На базе микропроцессоров формируются рабочие станции, т.е. в едином конструктиве персональный компьютер и устройства связи с ТОУ.

Использование средств искусственного интеллекта дает возможность выполнять диагностику не только комплекса технических средств (КТС), но и самого ТОУ. При этом оператору выдаются рекомендации к действиям в той или иной ситуации. Система диагностики сама сопоставляет текущую причину с возможными причинами ее породившими.

Дата добавления: 2015-04-29