1 .1Методика анализа технологического процесса

Лабораторная работа № 1

АНАЛИЗ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА КАК ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ.

Цель работы:

1.Научиться анализировать технологические процессы (установки) как объекты управления, выявлять их свойства и характеристики, важные с точки зрения задач автоматизации.

2.Приобрести навыки по разработке схем автоматизации технологических процессов с применением средств локальной автоматики.

1 Методика анализа технологического процесса

как объекта управления

Объект управления – динамическая система, характеристики которой изменяются под влиянием возмущающих и управляющих воздействий. Объектами управления могут быть машины, аппараты в которых протекает технологический процесс. Как известно, регулирование –наиболее распространенная разновидность управления непрерывными технологическими процессами. Как и всякая система управления САР состоит из объекта регулирования и соответствующих технических средств автоматизации.

Технологические параметры, которые характеризуют состояние объекта регулирования и в процессе его работы должны соответствовать определенным значениям, называются регулируемыми параметрами.

Действительные значения регулируемых параметров в каждый момент времени называются текущими значениями.

На состояние объекта регулирования и следовательно на на значения регулируемых параметров влияют факторы, которые называются воздействиями.

Существуют возмущающие воздействия, которые действуют произвольно, вызывая нежелательные отклонения регулируемых параметров от заданных значений; а задача системы регулирования заключается в компенсации влияния возмущающих воздействий на объект регулирования, что достигается целенаправленным изменением других регулирующих воздействий.

Возмущающие и регулирующие воздействия можно рассматривать как входные сигналы для объектов регулирования.

Параметры, действующие на технологический процесс, делятся на три группы:

1. входные параметры, которые характеризуют материальные и энергетические потоки на входе в аппарат;

2. внутренние режимные параметры, которые характеризуют условие протекания процесса в объекте.

Объект управления может быть с распространенными и с сосредоточенными параметрами.

Совокупность значений всех параметров процесса – технологический режим, а совокупность значений параметров процесса, которые обеспечивают решение задачи, поставленной при управлении -- нормальный технологический режим.

3. выходные параметры, которые характеризуют материальные потоки на выходе из аппарата.

Как было сказано, что возмущающие воздействия нарушают нормальный режим работы процесса. Их подразделяют на две группы:

1. Внешние возмущающие воздействия, которые поступают в аппарат извне вследствие изменения входных параметров, некоторых выходных параметров и изменения параметров окружающей среды.

Изменения входных параметров сразу приводит к изменению технологического режима в объекте управления.

Изменения большинства выходных параметров не влияют на ход процесса в объекте управления. Более того, они определяются течением процесса в объекте. Изменения параметров окружающей среды наиболее значительно влияют на технологический режим в случае установки аппаратов под открытым небом.

2. Внутренние возмущающие воздействия возникают внутри самого объекта

управления вследствие, например, загрязнения и коррозии внутренних

поверхностей аппарата, изменения активности катализатора и т.д.

При решении задачи управления особое внимание следует уделить на внешние возмущающие воздействия, т.к. они поступают в объект управления чаще, имеют ступенчатый характер и большую амплитуду изменения и они могут быть устранены перед поступлением в объект управления.

1.1 Построение локальных систем автоматизации ХТП

Локальные системы – это системы, которые выполняют ограниченные (местные) функции. Территориально системы могут располагаться как на местных пунктах управления, так и в помещениях управления.

Современные системы автоматизации строятся ,как правило, в виде многоуровневых и иерархических структур, относительно объекта управления.

Они занимают самый нижний уровень. Располагаются ближе всего к объекту и в наибольшей степени учитывают его специфику. Для синтеза этих систем необходимы подробные математические модели объектов или их каналов.

Функции локальных систем:

- контроль параметров ТП и сигнализации их предельных значений;

- стабилизация (регулирование) ТП на заданном технологическим регламентом уровне;

- программное управление параметрами или объектом по наперед заданным функциями времени, т.е по жестким программам включая пуск и останов;

- защита технологического объекта в предаварийных и аварийных ситуациях;

- технологическая блокировка, определяющая последовательность (включение, отключение) технологического оборудования предотвращающая возникновение аварийной ситуации;

- в случае применения локальных микропроцессорных контроллеров локальные системы выполняют функции сбора, обработки информации.

Технические средства локальных систем

-Первичные измерительные преобразователи;

-автоматические системы защиты и блокировки;

- локальные микропроцессорные контроллеры.

1.3 Этапы построения локальных систем

1.Анализ технологического процесса как объекта управления, выявление его существенных особенностей, важных с точки зрения задач автоматизации.

На этом этапе:

– Определяется производительность объекта, характер технологического процесса (периодический, непрерывный, смешанный);

-- Определяются условия пожаро- и взрывоопасности, агрессивность и токсичность сред, параметры рабочих сред и их физико-химические свойства;

-- Определяются основные эксплуатационные возмущения процесса, их характер и место приложения;

-- Определяются показатели инерционных свойств отдельных агрегатов и процессов по основным каналам передачи воздействий, запаздывание по основным каналам передачи воздействий, свойства самовыравнивания агрегатов, распределенность или сосредоточенность параметров объекта.

-- Определяются свойства управляемости объекта.

2.Анализ существующей локальной системы автоматизации с точки зрения ее технического совершенства и эффективности.

На этом этапе анализируется:

– совершенство организационной и технической структур;

-- взаимодействие людей в системе управления,

-- структура существующей системы управления;

-- централизованная, децентрализованная, смешанная система управления.

-- Анализируется совершенство локальных систем, т.е. правильность выбора схем регулирования (каскадных, комбинированных, многомерных), законов регулирования; наличие и совершенство схем защиты и блокировок; наличие приборов качественного анализа.

-- Устанавливаются параметры контроля и регулирования, а также места приложения регулирующих воздействий.

3.Установление технологических параметров, подлежащих автоматическому контролю и регулированию, определение пределов изменения технологических параметров и требуемой точности измерения. Определение методов измерения технологических параметров с целью определения в дальнейшем комплекса технических средств автоматизации.

4.Определение точек отбора импульсов интересующих нас переменных и мест приложения эффективных регулирующих воздействий.

5.Выбор наиболее рациональных схем регулирования и законов регулирования.

6.Определение объемов необходимых автоматических защит и блокировок технологического оборудования.

7.Разработка принципиальных электрических схем сигнализации.

8.Определение способов представления оператором информации о ходе технологического процесса, размещение КИП-овского оборудования в помещении управления.

9.Решение вопроса о видах и средствах производственной связи.