Основные функции системы управления

Автоматизация технологического объекта осуществляется с помощью системы управления, выполняющей следующие основные функции:

1. контроль текущих значений параметров технологического процесса (двойная роль: информация используется оператором и в последующих функциях);

2. дистанционное управление или управление машинами и механизмами на расстоянии;

3. автоматическое непрерывное регулирование технологическими процессами основными и вспомогательными установками;

4. технологическая сигнализация о состоянии основного и вспомогательного оборудования;

5. автоматическая блокировка и аварийная защита оборудования от возможных повреждений в процессе эксплуатации;

6. автоматическое дискретное управление, обеспечивающее включение или отключение регуляторов, машин, механизмов и установок в заданной последовательности без участия человека (пуск и останов оборудования);

7. управление процессом более высокого уровня: оптимальное, адаптивное, «по модели» и т.д.

При управлении современным промышленным объектом к нему надо подходить как к единому целому, а не как к набору различных независимых элементов.

До недавнего времени автоматические регуляторы освобождали оператора от необходимости ежеминутно принимать решения по управлению большим количеством стабилизируемых технологических переменных. Однако управление процессом в целом оставалось за оператором: практически трудно осуществить правильное автоматическое взаимодействие большого числа схем регулирования, обеспечивающих раздельное регулирование параметрами в каждом контуре (участке) процесса, т. е. создать взаимосвязанную систему автоматического управления агрегатом как единым целым.

В таких условиях и возникла проблема автоматизации собственно управления, т. е. процесса принятия решений, которая потребовала привлечения современных математических методов и новых технических средств. В результате появились автоматизированные системы управления, т. е. развитые человеко-машинные системы, реализующие такой автоматизированный процесс сбора и переработки информации, который необходим для принятия решений по управлению

Технико-экономические предпосылки создания асу тп

Технико-экономическими предпосылками создания АСУ ТП являются:

1. рост масштабов производства, увеличение единичной мощности оборудования, усложнение производственных процессов, использование форсированных режимов (высокие давления, температуры, скорости реакций), появление установок и целых производств, функционирующих в критических режимах, усиление и усложнение связей между отдельными звеньями технологического процесса.

2. физическое старение локальных аналоговых регуляторов (также и моральное, особенно пневматических) и необходимость их замены на современную технику;

3. роль человека в производстве, напряженность в области трудовых ресурсов, необходимый рост производительности труда, требует применения оптимального управления, которое не м.б. реализовано без развитой АСУ ТП, что также должно обеспечить повышение комфортности производства;

4. в последнее время меняются взгляды на значение энергетических ресурсов, экономию топлива, защиту окружающей среды (экологию); в результате происходит существенное повышение требований к качеству ведения технологических процессов;

5. производство в большинстве отраслей достигло к настоящему времени такого уровня развития, при котором эффективность технологического процесса самым непосредственным и существенным образом зависит от качества управления и организации производства. На первый план выдвигается задача оптимального управления технологическими процессами, решить которую без развитой АСУ ТП в большинстве случаев невозможно.

6. оптимизация работы отдельного агрегата или установки не гарантирует максимального экономического эффекта для производства в целом; оптимум для него чаще всего достигается при некотором компромиссе между частными критериями. В результате растет степень взаимосвязанности отдельных элементов технологической цепочки и усложняются алгоритмы управления комплексом большого объема; возникают задачи создания интегрированных систем управления. Все это приводит к резкому усложнению вопросов управления.

По мере развития отмеченных выше тенденций стало очевидно, что функциональные возможности традиционных локальных средств автоматизации в сфере переработки информации и управления уже недостаточны. И на первый план в качестве ядра АСУ ТП вышла электронная вычислительная машина (ЭВМ) (компьютер, микроконтроллер), существенно повысившая возможность обработки информации. Кроме рутинной работы – первичной обработки данных, централизованного контроля, ведения отчетности (составления протоколов), она стала оказывать помощь в решении творческих задач: режим советчика, распределение ресурсов, оптимизация процесса и др.

Первые компьютеризованные системы управления появились, примерно с конца 50-х до середины 60-х годов, когда делались попытки использовать для этого ламповые ЭВМ первого поколения. Этот этап может рассматриваться как предыстория развития АСУ. Громоздкость, низкие технические характеристики и ограниченные возможности ламповых ЭВМ позволили осуществить создание лишь отдельных элементов и макетов АСУ.

Второй этап (середина 60-х годов — середина 70-х годов) характеризуется созданием АСУ на базе ЭВМ второго поколения. Построенные на полупроводниках и хорошо освоенные в серийном производстве, эти машины нашли широкое применение в заводских вычислительных центрах, в том числе для бухгалтерских расчетов, управления хозяйственно-экономической и реже производственной деятельностью предприятий. Однако ЭВМ второго поколения были мало пригодны для применения в АСУ ТП, так как не имели необходимых устройств сопряжения с объектом (УСО) не могли выполнять свои функции в режиме реального времени и не обеспечивали достаточную надежность системы. Но в этот период закладываются решения многих проблем создания АСУ - теоретические, технические, математические и организационные.

Начиная с середины 70-х годов, осваиваются и внедряются в практику ЭВМ третьего поколения - использование интегральных микросхем, агрегатный принцип построения, способность работать в режиме реального времени, существенное повышение гибкости архитектуры, надежности и других параметров, а также количественное и качественное расширение периферийного оборудования - это третий этап развития.

Широкое развитие АСУ ТП началось в 90-х годах (в Европе, Америке, Японии раньше) на базе микроконтроллерной техники, этому способствовали:

1. Разработка теоретической базы АСУ ТП.

2. Богатый набор периферийных устройств. Относительная дешевизна. Возможность практической реализации.

3. Повышение эффективности, качества, надежности, эргономичности, точности АСУ ТП, основанных на промышленных контроллерах.

4. Накопленный опыт внедрения.