ПЗ АСУ ТП_Гузнин / Лк3

ПЗ АСУ ТП

Тема 1.3. Системний принцип побудови і структури АСУ ТП

Лекція 3.

Автоматизоване управління технологічними процесами.

1. Автоматизація управління виробництвом.

2. Принципи автоматизації управління технологічними процесами.

3. Декомпозиція АСУ ТП.

4. Функції АСУ ТП.

1. Автоматизація управління виробництвом

Високий динамізм виробничих процесів, зростаючі вимоги до підвищення його ефективності привели до необхідності створення принципово нових з корінним удосконаленням систем управління, що склалися, на підприємстві.

Сучасному етапу розвитку приладобудування, мікроелектроніки, машинобудування характерно:

1) Розширення функцій і задач управління, ускладнення об'єктів і законів управління. Рішення цих задач пов'язане з переходом від управління окремими об'єктами до управління технологічними процесами, від управління окремими ділянками виробництва до управління підприємствами і галузями виробництва, тобто перехід до складних багатоцільових систем управління

2) Невизначеність властивостей складного об'єкту управління або процесу. Це обумовлено ускладненням систем управління, впливом зовнішнього середовища, взаємодією окремих підсистем управління, ускладненням цілей управління, критеріїв якості і інше.

3) Широке застосування засобів обчислювальної техніки. Для реалізації алгоритмів і оцінки якості управління, створення систем управління з управляючими обчислювальними машинами, багатопроцесорних систем управління, реалізації діалогу "людина-система управління", підвищення ефективності проектування і дослідження систем управління і ефективності виробничого процесу.

Виробничий процес на будь-якому підприємстві може складатися з технологічних операцій безперервних, характерних для хімічних виробництв і деяких процесів мікроелектроніки, і дискретних, частіше поширених в машинобудуванні, приладобудуванні і інше.

Проте при всьому різноманітті технологічних процесів, що зустрічаються в машинобудуванні, більшість з них можна віднести в першому наближенні до категорії безперервних на відрізку часу "контроль - управління". Так, технологічний процес механічної обробки на верстаті є дискретним. Разом з тим якщо розглядати окрему операцію (наприклад, фрезерування), то на інтервалі часу фрезерування (одного робочого ходу) і управління параметрами сил режимів різання і інше процес можна розглядати як безперервний і управління здійснювати в контурі автоматичного управління або регулювання. Той або інший тип технологічного процесу визначає спосіб управління як основними, так і допоміжними операціями і процесами об'єкту управління, можливу повноту автоматизації технологічного процесу.

Розподіл виробничого процесу на фази дозволяє розробляти систему управління для фаз виробництва, оскільки кожна фаза має свої особливості незалежно від конкретного виду продукції, що виготовляється, локалізована по місцю і часу виконання і є закінченою частиною виробничого процесу.

Конкретний вид продукції, що виготовляється, визначає склад технологічних процесів різних типів (дискретний, безперервний) для кожної фази виробництва, що впливає на вибір тієї або іншої схеми системи управління з урахуванням досягнутого рівня автоматизації виробництва.

У сучасному виробництві разом з вдосконаленням технологічних, процесів, енергоозброєністю і оснащеністю механізмами все більше значення починають набувати питання організації виробництва, ухвалення рішень на основі інформації про його функціонування на всіх рівнях.

Структуру виробничого процесу виробництва можна представити у вигляді сукупності типових задач управління незалежно від типу і фази виробництва.

Перша група задач пов'язана з управлінням процесами, в основі яких лежать зміни фізико-хімічних властивостей або геометричних розмірів виробів, матеріалів або сировини, контроль за станом ріжучого інструменту і ін. Характерною особливістю цієї групи задач є необхідність рішення їх в реальному масштабі часу. Сюди, як правило, входять механічна, термічна і інші види обробки, гальванопокриття та інші.

В даному випадку маємо справу з керованим технологічним процесом.

Керований технологічний процес - процес, для якого визначені, основні вхідні (керуючі, керований і некеровані) дії і вихідні змінні процесу, які необхідно контролювати у реальному часі, встановлені залежності між вхідними діями і вихідними змінними (математичні моделі), розроблені методи їх автоматичного вимірювання і направленої зміни.

У більшості технологічних процесів не тільки в машинобудуванні, але і в мікроелектроніці, доводиться стикатися з необхідністю вимірювання і управління такими величинами, як температура, тиск, сила, час, сила електричного струму, напруга і інші. Розглядаючи склад технологічних процесів фази обробки можна відзначити переважання процесів, управління якими пов'язане з необхідністю регулювання і підтримки фізичних параметрів процесу відповідно до заданих вимог за допомогою локальних контурів автоматичного управління або програмного управління. Час реакції системи - секунди, частки секунди.

Друга група задач пов'язана з управлінням технологічним устаткуванням, яке забезпечує протікання процесу в необхідному режимі. Керований технологічний процес не може протікати зовні і незалежно від деякої технічної системи забезпечуючи умови протікання процесу і способи дії на нього. У цьому значенні власне процес і технічні засоби, що забезпечують його протікання, розглядаються спільно.

Проте при рішенні задач управління у ряді випадків зручніше розділяти загальну задачу на складові частини і для кожної підзадачі вибирати свій спосіб рішення. Звичайно управління процессом здійснюється подачею на органи управління технологічним устаткуванням команд у відповідні моменти часу. Прагнення забезпечити гнучкість роботи технологічного устаткування привело до створення верстатів і установок, що працюють від зовнішньої програми, зміна якої дозволяє швидко і легко перевести агрегат на інший необхідний режим роботи з класу передбачених для програмно-керуючого устаткування з ЧПУ.

Третій клас задач включає питання автоматизації процесів управління технологічним устаткуванням в ході виконання їх виробничих завдань і їх реалізують за допомогою допоміжного устаткування.

Основний круг питань обслуговування зводиться, до рішення задач по завантаженню і розвантаженню устаткування, зміні деталей і інструменту. Технічна реалізація пристроїв обслуговування достатньо велика від простих роликових направляючих до складних автоматичних пристроїв, керованих ЕОМ. Вони можуть бути складовою частиною технологічного устаткування або їх поставляють самостійно для роботи в загальній технологічній системі. Час реакції-до десятків секунд.

До четвертої групи задач відносять автоматизацію транспортних операцій. Автоматизація транспортних робіт здійснюється на базі спеціального класу транспортних роботів і маніпуляторів. За допомогою цих пристроїв і відповідних систем управління організовується два матеріальні потоки: потік заготівок (деталей) і потік інструменту.

Транспортними системами може управляти або автономна система програмного управління, або підсистема оперативного управління, що входить в загальну систему управління. При проектуванні транспортної системи істотне значення набувають питання її оптимізації за рахунок вибору доцільних маршрутів і алгоритмів управління.

Задача автоматизації складських робіт має ряд специфічних особливостей, проте з огляду на ряд обставин її часто вирішують спільно із задачею автоматизації транспортних процесів. Це пояснюється тим, що ці підсистеми тісно зв'язані між собою у виробничому процесі і найприйнятніші технічні рішення одержують при сумісному розгляді на початковому етапі проектування, коли вибирають загальну схему організації робіт і формують технічні вимоги на окремі пристрої і підсистеми, що входять в систему транспортно-складських робіт. Час реакції - десятки секунд.

Слід зазначити, що такий розподіл виробничого процесу на типові задачі не позбавлений деякої

умовності через відсутність чітких меж між задачами унаслідок їх деякого взаємного перетину.

Таким чином, розподіл виробничого процесу на фази і аналіз всіх технологічних процесів кожної фази дозволяють визначати спосіб управління кожним технологічним процесом з подальшим об'єднанням підсистем в єдину систему управління.

В процесі об'єднання підсистем враховують не тільки внутрішні зв'язки, але і зв'язок з підсистемами управління, обслуговуючих і допоміжних підрозділів. Властивості і особливості об'єкту управління є визначаючими для структури системи управління, алгоритмів її функціонування і потоків інформації, циркулюючих в системі.

3.2 Принципи автоматизації управління технологічними процесами

І) Принципи організації виробничого процесу

Основу організації виробничого процесу на підприємстві складає раціональне поєднання в просторі і в часі основних, допоміжних, обслуговуючих процесів.

Принцип спеціалізації

Спеціалізація є формою суспільного розподілу праці, яка обумовлює виділення підприємств, цехів, ділянок, які виготовляють визначену продукцію або виконуючі певні процеси. Рівень спеціалізації підприємств і підрозділів визначається поєднанням двох основних чинників - об'ємом виробництва і трудомісткістю продукції.

Принцип пропорційності

Всі виробничі підрозділи, групи устаткування, робочі місця повинні мати пропорційну продуктивність в одиницю часу. Пропорційні виробничі можливості дозволяють при повному використовуванні устаткування забезпечити рівномірний випуск комплектної продукції.