- •Автоматизация технологических процессов и производств
- •220200.62.1 – Автоматизация технологических процессов и производств (в машиностроении)
- •1. Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень видов практических занятий и контроля
- •2. Рабочие учебные материалы
- •2.1. Рабочая программа (объем 140 часов) Введение (4 часа)
- •Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств (28 часов)
- •1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении
- •1.2. Оборудование автоматизированных производств
- •1.3. Автоматизация процессов сборки
- •Раздел 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки (28 часов)
- •2.1. Гибкие производственные системы
- •2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы
- •2.3. Система автоматического контроля гпс
- •Раздел 3. Моделирование работы технологических систем
- •3.2. Моделирование работы гпс
- •Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения (16 часов)
- •4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств
- •4.2. Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий
- •Раздел 5. Автоматические линии (20 часов)
- •5.1. Автоматические линии последовательного действия
- •5.2. Автоматические линии параллельного действия
- •5.3. Автоматические линии последовательно-параллельного действия
- •Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями (20 часов)
- •6.1. Основы построения интегрированных систем управления
- •6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
- •6.3. Системы автоматизации управления предприятиями
- •Заключение (4 часа)
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения
- •2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- •2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2 25 .5. Практический блок
- •2.5.1. Практические занятия
- •2.5.1.1. Практические занятия (очная форма обучения)
- •2.5.1.2. Практические занятия (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.1.3. Практические занятия (заочная форма обучения)
- •2.5.2. Лабораторный практикум
- •2.5.2.1. Лабораторные работы (очная форма обучения)
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (очно-заочная форма обучения)
- •2.5.2.3. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект Методические указания к изучению дисциплины
- •Введение
- •Вопросы для самопроверки
- •Раздел 1. Автоматизация технологических процессов на базе локальных средств
- •Тема 1.1. Автоматизированный технологический процесс в машиностроении
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.1
- •Тема 1.2. Оборудование автоматизированных производств
- •1.2.1. Управление технологическим оборудованием
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.2
- •Тема 1.3. Автоматизация процессов сборки
- •Вопросы для самопроверки по теме 1.3
- •Раздел 2. Комплексная автоматизация производственных систем обработки
- •Тема 2.1. Гибкие производственные системы
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.1
- •Тема 2.2. Автоматизированные транспортно-складские системы
- •Складские системы
- •Транспортные системы
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.2
- •Тема 2.3. Система автоматизированного контроля гпс
- •Система поддержания работоспособности гпм
- •Контроль состояния инструмента в гпм
- •Размерный контроль в гпс
- •Адаптивное управление процессом обработки
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.3
- •Тема 2.4. Автоматизированная система инструментального обеспечения
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.3
- •Тема 2.5. Автоматизированная система удаления отходов
- •Способы дробления стружки
- •Система стружкоудаления
- •Вопросы для самопроверки по теме 2.5
- •Раздел 3. Моделирование работы технологических систем
- •Тема 3.1. Моделирование процессов обработки резанием
- •Вопросы для самопроверки по теме 3.1
- •Тема 3.2. Моделирование работы гпс
- •3.2.1. Основные понятия и классификация систем массового обслуживания
- •3.2.2. Потоки заявок
- •3.2.3. Дисциплины обслуживания
- •3.2.4. Параметры и характеристики смо
- •3.2.5. Одноканальные смо с ограниченным количеством мест в очереди и терпеливыми заявками
- •3.2.6. Многоканальные смо с ограниченным количеством мест в очереди и с нетерпеливыми заявками
- •Вопросы для самопроверки по теме 3.2
- •Раздел 4. Автоматизация подготовки информационного и программного обеспечения
- •Тема 4.1. Информационная подготовка автоматизированных производств
- •Основные виды современной компьютерной графики
- •Вопросы для самопроверки по теме 4.1
- •4.2. Автоматизированная разработка программного обеспечения процессов обработки изделий
- •Передача данных на станок с чпу
- •Вопросы для самопроверки по теме 4.2
- •Раздел 5. Автоматические линии
- •Тема 5.1. Автоматические линии последовательного действия
- •Вопросы для самопроверки по теме 5.1
- •Тема 5.2. Автоматические линии параллельного действия
- •Вопросы для самопроверки по теме 5.2:
- •Тема 5.3. Автоматические и линии последовательно-параллельного действия
- •Вопросы для самопроверки по теме 5.3
- •Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями
- •Тема 6.1. Основы построения интегрированных систем управления
- •Планирование производства
- •Диспетчирование
- •Оперативное управление
- •Вопросы для самопроверки по теме 6.1
- •Тема 6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами
- •Вопросы для самопроверки по теме 6.2
- •Тема 6.3. Системы автоматизации управления предприятиями
- •6.3.1. Информационная поддержка жизненного цикла продукта cals-технологии
- •Вопросы для самопроверки
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
- •3.4. Технические средства обеспечения дисциплины
- •3.5. Методические указания к выполнению лабораторных работ
- •Лабораторная работа №1
- •Расчет уровня автоматизации технологического оборудования
- •Со средствами автоматизации
- •Цель работы
- •2. Содержание лабораторной работы
- •3. Порядок проведения лабораторной работы
- •3. Содержание лабораторной работы
- •Порядок выполнения работы
- •3. Порядок выполнения лабораторной работы
- •4. Содержание отчета
- •3.6. Методические указания к проведению практических занятий
- •3. Порядок выполнения работы
- •4. Содержание отчета
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.1. Общие указания
- •1. Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению.
- •2. Блок тестов текущего контроля.
- •3. Блок итогового контроля.
- •4.2. Задание на курсовую работу и методические указания к ее выполнению
- •4.2.1. Задание на курсовую работу
- •Маршрут перемещения элемента материального потока
- •4.2.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •4.3. Текущий контроль Тренировочные тесты Тест №1 (по разделу 1)
- •Тест №2 (по разделу 2)
- •Тест №3 (по разделу 3)
- •Тест №4 (по разделу 4)
- •Тест №5 (по разделу 5)
- •Тест №6 (по разделу 6)
- •4.4. Итоговый контроль
- •4.4.1. Вопросы для подготовки к экзамену
- •Министерство образования и науки рф
- •Курсовая работа
- •Содержание
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
Раздел 6. Интегрированные системы автоматизации и управления технологическими процессами, производствами и предприятиями
Более подробная информация по данному разделу содержится в [1, 4, 8, 9].
В раздел 6 включены следующие темы:
6.1. Основы построения интегрированных систем управления.
6.2. Автоматизированные системы управления технологическими процессами.
6.3. Системы автоматизации управления предприятиями.
После изучения теоретического материала раздела 6 необходимо выполнить тренировочный тест №6 . Ответы на тренировочный тест №6 на с. 188. После выполнения тренировочного теста следует выполнить контрольный тест № 6. Задание на контрольный тест студент получает у преподавателя, либо на учебном сайте СЗТУ. По данному разделу предусмотрено выполнение лабораторной работы № 5(для студентов очной формы обучения).
Максимальное количество баллов, которое студент может получить за этот раздел, составляет 10 баллов (5 за тестирование, 5 за лабораторную работу).
Тема 6.1. Основы построения интегрированных систем управления
В качестве интегрированных автоматизированных систем управления (ИАСУ) рассматриваются системы, при создании которых реализован принцип нисходящего проектирования систем, выполняющих взаимосвязанные функции компонентов, которые в результате взаимодействия обеспечивают достижение целей управления. ИАСУ отличается прежде всего методикой построения, обеспечивающей согласованное достижение целей, каждая из которых не может быть достигнута за счет локального использования отдельных видов АСУ.
Интегрированная АСУ обеспечивает согласованное и координированное решение задач с учетом временной и уровневой иерархии за счет разделения общей задачи управления по фазам планирования, регулирования, учета, анализа, а также временной иерархии задач внутри каждой фазы. В ИАСУ обеспечиваются координация процессов исследования хода производства, оперативного и перспективного планирования и адаптация системы за счет изменения состава и взаимосвязей между задачами, а также характера взаимодействия между ее компонентами.
Для создания интегрированных АСУ необходимо осуществление следующего комплекса работ: определения целей интегрированной системы, выделения локальных объектов управления, установления структуры целей и задач объекта управления, выявления и анализа существенных внешних и внутренних связей, установления способа функционирования объекта и выделенных частей в динамике, определения способов комплексирования задач управления, определения направлений интеграции системы управления, внедрения локальных систем и достижения локальных целей, перехода к совместному функционированию локальных частей системы.
Как показывает анализ, наибольший эффект может быть получен, когда три уровня управления – локальные функциональные подсистемы, подсистема оперативного управления и координации и подсистема планирования – будут рассматриваться как единое целое. При этом анализ внешней среды и выявление экономически оправданного набора заданий целесообразно считать функцией подсистемы более высокого уровня, которая задает подсистеме планирования производства объем и номенклатуру подлежащей изготовлению продукции.
Такой подход позволяет создать систему, в которой интеграция информации, требуемой для принятия решений на каждом уровне («горизонтальная» интеграция), сочетается с интеграцией функций управления по уровням («вертикальная» интеграция).
При выборе задач согласованного управления применяемые модели должны не только учитывать ограничения по производительности и другим показателям, но и отражать усредненные соотношения между переменными, влияющими на показатели, входящие в критерии. Использование в модели усредненных соотношений переменных снижает ее точность и означает, что модель лишь «в среднем» соответствует реальным характеристикам объекта. Примером являются так называемые нормативные показатели производительности, полученные усреднением результатов работы объекта без учета степени согласованности его функционирования с другими объектами, без учета изменения характеристик в течение межремонтного периода работы оборудования и т. д.
Локальная задача принятия решений может быть представлена в виде следующих функциональных блоков:
принятия решений;
определения состояния объекта (обязателен в случае, когда поступающая с объекта информация дает сведения только об изменениях состояния объекта);
вычисления состояния планового задания (обязателен в случаях, когда периоды принятия решений в данной локальной задаче и вышестоящей различны);
прогнозирования состояния объекта и планового задания на начало периода реализации принимаемого решения (обязателен в случаях, когда моменты принятия решения и его реализация существенно различны).
Возможно выделение других блоков. Одноименные функциональные блоки разных локальных задач могут быть в дальнейшем объединены. Результаты декомпозиции оформляются в виде графа, вершинами которого являются локальные задачи, а дугами – информационные связи между ними. На дугах указывают условные обозначения массивов информации, связывающих локальные задачи.
Наличие нескольких уровней разбиения задач управления, предопределяя различные по степени укрупнения модели, требует для их согласования соответствующей информационной базы. Эта база должна содержать различную по степени укрупнения информацию для различных производственных ситуаций.
В зависимости от характера выявленных возмущений, их компенсация может осуществляться в форме выработки дополнительных управляющих воздействий без изменения общей программы управления либо в форме частного или полного видоизменения этой программы. Например, при аварийной остановке агрегата и отсутствии резерва может понадобиться полный пересмотр программы управляющих воздействий. Если же возмущение может быть компенсировано так, что заданная цель достигается за счет некоторого ухудшения показателей, входящих в критерий, то программа управляющих действий не изменяется. Лишь в случае, если «цена» дополнительного управляющего воздействия окажется значительной, может понадобиться изменение показателей функционирования объекта и пересмотр программы. Когда модель верхнего уровня представляет собой агрегирование моделей нижнего уровня и модели этих уровней работают с различными масштабами времени, необходимо своевременно выявлять намечающиеся отклонения и вырабатывать дополнительные управляющие воздействия, направленные как на изменение технологических режимов, так и, в особых случаях, на изменение организации производственного процесса.
Может оказаться, что управляющие воздействия не могут устранить отклонения хода процесса от запланированного и расхождение достигнет предельно допустимого значения раньше, чем истечет интервал времени планирования. В этом случае требуется корректировка плана-графика, поскольку внутренние ресурсы управления исчерпаны. В этом случае должна быть минимально видоизменена оставшаяся невыполненной часть плана.
Таким образом, декомпозиция и согласование решений в ИАСУ требуют согласования локальных решений ИАСУ, их комплексирования с учетом целей интеграции.
Производственная система имеет несколько уровней управления (рис. 6.1): планирование; диспетчирование; оперативное управление; управление оборудованием.
Данная иерархия характерна для ПС любого ранга. В частности, система оперативного управления (СОУ) на уровне завода выполняет межцеховые перевозки, обслуживание общезаводских складов и координацию работы цехов. На уровне участка СОУ выполняет транспортирование между рабочими модулями участка, связь c внешней средой, обслуживание склада участка и координацию работы модулей при выполнении планов участка.
Таким образом, благодаря рекурсивному характеру структуры ПС, функции СОУ (а также и других уровней иерархии управления) интерпретируются таким же образом, независимо от ранга ПС. При этом, в силу рекурсивности, уровень оперативного управления завода взаимодействует с уровнем планирования цехов и т.д.
Рис. 6.1. Уровни системы управления производственной системы
Этим достигается целостность всей системы управления. Информационные потоки в СОУ показаны на рис. 6.2.
Рис. 6.2. Информационные потоки в системе управления