3. Системный подход к анализу процессов и функциональные схемы управления основными аппаратами

Проектировщик, прежде чем сформулировать задачу автоматизации ТП должен провести анализ последнего. Любой ТП включает машины и аппараты, связанные потоками вещества энергии и информации, и образует химико-технологическую систему [19,20,21] . Формально такую систему можно представить в виде оператора (рис.3.1).

Рис.3.1Формализованная схема-модель техно­логической системы

который, в свою очередь, является совокупностью простейших техно­логических операторов со связями (рис.3.2). Глубокий системный анализ ТП позволяет глубже войти в проблемную ситуацию и в пос­ледующем более качественно сформулировать задачу. После того, как задача сформулирована, необходимо строго определить и детализи­ровать цели и критерии эффективного их достижения. Правильно выбранная и сформулированная цель определяет выбор системы. Важно помнить, что цель системы управления может быть сформулирована с позиций системы высшего уровня.

3.1. Этапы разработки систем

При разработке систем автоматизации, как и любой другой сис­темы, необходимо [19]: I) выделить проблему; 2) описать её; 3) установить критерии оценки; 4) ввести рациональную идеализа­цию; 5) найти способы разделения на части без потерь свойств це­лого; 6) найти способы объединения частей в целое, не теряя свой­ств частей; 7) найти решение.

Все перечисленные пункты должны решаться не поочередно, а одновременно при непрерывном взаимодействии составных частей. На практике обычно пытаются сначала установить самые общие принципы построения системы, а далее начинают заниматься их реализацией, развивая принятые принципы в ходе разработки и связывая их с другими принципами и подходами. Подобную методику обычно называют “поэтапно" [22].

- 42 -

Рис.3.2. Типовые технологические операторы и типы технологических связей между ними:

1А - оператор химического превращения; 1Б - оператор межфазного массообмена; 1В - оператор смешения; 1Г - опера­тор разделения; 2А - оператор нагревания (охлаждения); 2Б - оператор сжатия (расширения); 2В - оператор измене­ния агрегатного состояния вещества; 2Г - описание химичес­кого реактора как совокупности двух типовых операторов; ЗА - последовательная технологическая связь; ЗБ - парал­лельная технологическая связь; 3В - последовательно-об­водная (байпасная) технологическая связь; ЗГ - обратная технологическая связь.

Алгоритм её выглядит следующим образом:

1.Генерация начального варианта разработки структуры авто­матизации.

2. Расчёт системы.

3. Установление соответствия выходных параметров заданным требованиям. Если требования удовлетворяются, то переходят к до­кументированию результатов. Если требования не выполняются, то пытаются откорректировать параметры и переходят к П.2. Если кор­рекция параметров невозможна, то необходимо синтезировать новый вариант, т.е. перейти к п.1.

В своем развитии автоматизированные установки от зарождения до эксплуатации проходят ряд этапов: выбор облика системы; проектирование элементов; монтаж системы с изготовлением отдельных элементов; эксплуатация.

- 43 -

В связи с этим при создании предусматриваются стадии:

I) предпроектная; 2) разработка технического проекта; 3) разработка ра­бочего проекта; 4) ввод в эксплуатацию и начало функционирования.

Генерация начального варианта является наиболее сложным этапом и разрабатывается обычно группой специалистов разного профи­ля. В общем случае он может выполняться выбором из уже известных решений или построением на основе теоретических соображений или путем изобретательства и т.п. Полученное таким образом решение необязательно должно быть наилучшим, но обязательно работоспособным. Сгенерированный вариант обычно оформляется в виде функ­циональной схемы автоматизации технологической установки.