Введение
Не существует отрасли промышленности, в которой не было бы потребности применения автоматизации технологических процессов. Одними из главных преимуществ АСУ ТП является снижение, вплоть до полного исключения, влияния так называемого человеческого фактора на управляемый процесс, сокращение персонала, минимизация расходов сырья, повышение качества исходного продукта, и в конечном итоге существенное повышение эффективности производства. Основные функции, выполняемые подобными системами, включают в себя контроль и управление, обмен данными, обработку, накопление и хранение информации, формирование сигналов тревог, построение графиков и отчетов.
Именно поэтому изучение автоматизированных систем управления технологическими процессами является важной составной частью подготовки инженера. Актуальность знаний и практических навыков в этой сфере являются неоспоримыми для IT - специалиста.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами
Автоматизированная система управления технологическими процессами - совокупность аппаратно - программных средств, осуществляющих контроль и управление производственными и технологическими процессами; поддерживающих обратную связь и активно воздействующих на ход процесса при отклонении его от заданных параметров; обеспечивающих регулирование и оптимизацию управляемого процесса.
1.1Основные понятия и определения.
Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления.
Технологический объект управления (ТОУ) — это совокупность технологического оборудования и реализованного на нем по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства.
К технологическим объектам управления относятся:
• технологические агрегаты и установки (группы станков),реализующие самостоятельный технологический процесс;
• отдельные производства (цехи, участки) или производственный процесс всего промышленного предприятия, если управление этим производством носит в основном технологический характер, т. е. заключается в реализации рациональных режимов работы взаимосвязанных агрегатов (участков, производств). Совместно функционирующие ТОУ и управляющая им АСУТП образуют автоматизированный технологический комплекс (ATК).
Автоматизированная система управления технологическим процессом человеко-машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием.
Такое определение АСУТП подчеркивает наличие в ее составе современных автоматических средств сбора и обработки информации, в первую очередь средств вычислительной техники; роль человека в системе как субъекта труда, принимающего
содержательное участие в выработке решений по управлению; реализацию в системе процесса обработки технологической и технико-экономической информации; цель функционирования АСУТП, заключающуюся в оптимизации работы технологического
объекта управления по принятому критерию (критериям) управления путем соответствующего выбора управляющих воздействий.
Критерий управления АСУТП — это соотношение, характеризующее качество функционирования технологического объекта управления в целом и принимающее конкретные числовые значения в зависимости от используемых управляющих
воздействий. Таким образом, критерием управления обычно является технико-экономический показатель (например, себестоимость выходного продукта при заданном его качестве, производительность ТОУ при заданном качестве выходного
продукта и т. п.) или технический показатель (например, параметры процесса, характеристики выходного продукта).
Система управления ТОУ является АСУТП в том случае, если она осуществляет управление ТОУ в целом в темпе протекания технологического процесса и если в выработке и реализации решений по управлению, участвуют средства вычислительной
техники и другие технические средства и человек-оператор. АСУТП в системе управления промышленным предприятием.
АСУТП как компоненты общей системы управления промышленным предприятием предназначены для целенаправленного ведения технологических процессов и
обеспечения смежных и вышестоящих систем управления оперативной и достоверной технико-экономической информацией. АСУТП, созданные для объектов основного и
вспомогательного производства, представляют собой низовой уровень автоматизированных систем управления на предприятии. [1.]
Состав АСУТП.
Для выполнения функций АСУТП необходимо взаимодействие следующих ее составных частей:
• технического обеспечения (ТО);
• программного обеспечения (ПО);
• информационного обеспечения (ИО);
• организационного обеспечения (ОО);
• оперативного персонала (ОП).
Техническое обеспечение АСУТП представляет собой полную
совокупность технических средств, достаточную для функционирования АСУТП и реализации системой всех ее функций. [3.]
В состав комплекса технических средств (КТС АСУТП) входят вычислительные и управляющие устройства; средства получения (датчики), преобразования, хранения, отображения и регистрации информации (сигналов); устройства передачи сигналов и
исполнительные устройства. [2.]
Программное обеспечение АСУТП — совокупность программ, необходимая для реализации функций АСУТП, заданного функционирования комплекса технических средств АСУТП и
предполагаемого развития системы. [1.]
Программное обеспечение АСУТП подразделяется на общее ПО и специальное программное обеспечение.
Общее программное обеспечение АСУТ П поставляется в комплекте со средствами вычислительной техники. К общему программному обеспечению АСУТП относятся необходимые в процессе функционирования и развития системы программы,
программы для автоматизации разработки программ, компоновки программного обеспечения, организации функционирования вычислительного комплекса и другие служебные и стандартные программы (организующие программы, транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и др.).
Специальное программное обеспечение АСУТП разрабатывается или заимствуется из соответствующих фондов присоздании конкретной системы и включает программы реализацииосновных (управляющих и информационных) и вспомогательных
(обеспечение заданного функционирования КТС системы, проверка правильности ввода информации, контроль за работой КТС системы и т. п.) функций АСУТП.
Специальное программное обеспечение АСУТП разрабатывается на базе и с использованием программ общего программного обеспечения.
Программы специального программного обеспечения, имеющие перспективу многократного использования, после промышленной проверки могут передаваться в соответствующие фонды или заводам-изготовителям вычислительной техники для включения их в состав общего программного обеспечения. [3]
Информационное обеспечение АСУТП включает:
• информацию, характеризующую состояние автоматизированного технологического комплекса;
• системы классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации;
• массивы данных и документов, необходимых для выполнения всех функций АСУТП, в том числе нормативно-справочную информацию.
Организационное обеспечение АСУТП представляет собой совокупность описаний функциональной, технической и организационной структур, инструкций и регламентов для
оперативного персонала АСУТП, обеспечивающее заданное функционирование оперативного персонала в составе АТК. [1.]
В состав оперативного персонала АСУТП входят:
• технологи - операторы, осуществляющие контроль за работой и управление ТОУ с использованием информации и рекомендаций по рациональному управлению, выработанных комплексом технических средств АСУТП;
• эксплуатационный персонал АСУТП, обеспечивающий правильность функционирования комплекса технических средств АСУТП.
Ремонтный персонал в состав оперативного персонала АСУТП не входит.
Виды автоматизированных систем управления:
1. АСУ ТП предназначенная для отельных видов технологических процессов предприятия. Это может быть какой-то цех, отделение и т.д.
2. АСУ ТП всем предприятием в целом.
3. Интегрированная автоматизированная система управления. Обычно она состоит из нескольких отдельных АСУ, взаимосвязанных между собой.. Интегрированная АСУ очень часто применяется на современных предприятиях. Однако некоторые производственные процессы только на словах управляются с помощью нее, а на деле представлены совокупностью АСУ ТП и АСУП. Также к ним иногда добавляется автоматизированная система проектирования деятельности предприятия (САПР) и система управления качеством (АСУК). В данном случае под интегрированной системой управления понимается совокупность функций, которые она выполняет. [4.]