5. Пример использования системного подхода при проектировании асу тп

Рассмотрим пример проектирования автоматизированной системы управления процессом приготовления бетонной смеси (АСУ ТП «Бетон»), причем опишем отдельные фрагменты этого процесса.

В соответствии с методологией системотехники работы по созданию АСУ ТП «Бетон» разобьем настадии и этапы .

На стадии технического задания удобно использовать методологию системного анализа.

На первом этапе сформулируем цель системы. АСУ ТП производства бетонных смесей предназначена для эффективного контроля и управления технологическим процессом, начиная от подачи материалов со складов и кончая выдачей бетонной смеси потребителям. Цель контроля - повышение экономичности, ритмичности и качества производства, своевременного обеспечения потребителей необходимым количеством смесей заданных параметров.

На втором этапе системного анализа очертим границы изучаемой системы. Определяем, что система должна включать управление следующими процессами: подачей материалов со складов в емкости надбункерного отделения, дозированием, смесеприготовлением, выдачей товарного бетона и доставкой на формовочные участки. Формовочные и другие участки, потребляющие бетон, а также железнодорожный и автомобильный транспорт, доставляющий компоненты бетонной смеси на склады, не входят в систему и могут быть отнесены к внешней среде. Предполагается, что в процессе функционирования в систему поступают заказы на бетонную смесь (с пунктов ее потребления) и компоненты бетонной смеси (со склада цемента и заполнителей).

Рис. 4. Многослойная иерархия задач управления АСУ ТП "Бетон":БС - бетонная смесь

 

Таким образом, внешняя среда влияет на систему. Влиянием системы на внешнюю среду пренебрегаем.

В результате первичной структуризации выделяются элементы технологического процесса, подлежащие автоматизированному управлению, а также входы и выходы, связывающие рассматриваемую систему и внешнюю среду.

На третьем этапе системного анализа предварительно разрабатываем математическую модель системы. На этой стадии ограничиваемся графическим и словесным описанием подсистем и связующих функций.

Учитывая естественную структуру технологического процесса, проводим его декомпозицию на подпроцессы (рис. 4).

В соответствии с декомпозицией процесса на подпроцессы выполняем декомпозицию задачи управления на подзадачи (уровни сложности принимаемого решения).

Общая задача управления процессом в целом подразделяется на ряд последовательно решаемых более простых задач (рис. 4). Вначале на основании данных лабораторного анализа устанавливаются процентные содержания компонентов в бетонных смесях различных марок с учетом влажности и засоренности заполнителей, активности цемента и пр. Результаты решения этой задачи являются исходными данными для решения задачи координации работы подсистем в соответствии с заказами на бетонную смесь, поступающими из внешней среды. На основании данных очереди заказов и результатов решения задачи управления составом, определяются задания дозаторам и смесителям, выбирается цепочка транспортных средств, доставляющих готовую бетонную смесь потребителю, определяются расходные бункера, подлежащие загрузке.

На третьем уровне решаются задачи управления отдельными подпроцессами.

Далее проводится предварительная разработка и выбор комплекса технических средств системы управления (рис. 5).

На основании указанных этапов системного анализа работа распределяется между отдельными исполнителями, составляются планы-графики выполнения проектных и научно-исследовательских работ.

В дальнейшем для ряда подсистем составляются более детальные математические модели. При этом функции переходов, выходов, связующие функции описываются в виде математических выражений, что позволяет исследовать различные алгоритмы управления методом цифрового моделирования на ЭВМ.

Для координации процессов дозирования отдельных компонентов целесообразно использовать линейную процедуру итерации (рис. 6).

При поступлении компонента бетонной смеси в грузоприемное устройство ошибка слежения за изменением массы материала в бункере дозатора из-за наличия переходного процесса велика.

Рис. 5. Организация иерархии АСУ ТП "Бетон": БС - бетонная смесь

После окончания процесса дозирования и затухания переходных процессов масса каждого из компонентов может быть измерена с большей точностью. Если окажется, что вектор процентных отклонений компонентов выходит за пределы некоторой области допустимых значений, следует выбрать тип компонента и соответствующий ему дозатор для досыпки. После реализации выбранной досыпки процедура повторяется до тех пор, пока в соответствии с принципом оценки взаимодействий вектор процентных отклонений не будет находиться в заданной области.

Фазы и этапы проектирования АСУ ТП определены ГОСТ 20913 - 75.

Рис. 6. Схема алгоритма координации работы дозаторов циклического действия

 

Вверх

Тема 2

Меню

Тема 4