ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) из "Методы кибернетики в химии и химической технологии Издание 3 1976" Задачей автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП) является активное вмешательство непосредственно на ход технологического процесса всей технологической схемы, выработка заданий совокупности регуляторов с целью оптимизации процесса в непрерывно меняющихся условиях производства. В этом случае в контур управления включается управляющая вычислительная машина (УВМ). [c.81] Автоматизированное управление химико-технологическими системами реализуется на второй ступени иерархии химического производства — на уровне агрегата, комплекса аппаратов и т. п. [c.81] Математической задачей управления химико-технологическими системами (ХТС) и ограничительных условий является построение некоторого функционала, минимизация (максимизация) которого с соблюдением ограничительных условий должна обеспечить компромиссное выполнение всех или большинства требований к объекту управления. В этом собственно и заключается постановка задачи глобальной оптимизации управления ХТС. [c.82] В связи с большой размерностью подобных задач их решение, как правило, находят путем декомпозиции, разбиения глобальной задачи на ряд локальных взаимосвязанных задач меньшей размерности. При выборе стратегии такого разбиения применительно к ХТС целесообразно исходить из следующей схемы параметрическая стабилизация- -локальная оптимизация отдельных технологических участковкоординация в масштабе технологической системы в целом. [c.82] На первом этапе структура АСУТП представляется укрупненными блоками типа черного ящика . Макроструктура позволяет провести качественный анализ структурных свойств АСУТП и выработать подход к решению задачи координации. [c.82] Применяя системный подход к решению проблемы создания алгоритмического обеспечения АСУТП, следует рассматривать указанные задачи в функциональной и информационной взаимосвязи, решать их исходя из единой цели, стоящей перед системой. [c.83] Специфика функционирования АСУТП, реализованной на базе УВМ, состоит в необходимости решения задач управления в реальном масштабе времени, когда информация в УВМ поступает не в виде конечных по объему массивов, а в виде практически бесконечных случайных последовательностей и переработка информации производится в течение ограниченных отрезков времени, величины которых зависят от содержания задач управления и динамических свойств объектов. В связи с этим алгоритмическое обеспечение АСУТП должно, во-первых, быть экономичным по объему потребляемой памяти УВМ, позволять свертывать поступающую информацию, во-вторых, быть экономичным по времени переработки информации. Указанным требованиям отвечают итеративные процедуры. Это процедуры стохастической аппроксимации, рекурсивной регрессии и др. Их можно использовать для решения задач 1) выделения полезного сигнала на фоне помех и прогнозирования при выполнении функций технологического контроля и расчета технико-экономических показателей 2) многомерного цифрового управления 3) идентификации и адаптации 4) оптимизации и координации. [c.83] Применение итеративных процедур придает математическому обеспечению АСУТП однородность и компактность, расширяет возможности УВМ. [c.83] Задачу диагностики аномальных ситуаций в ХТС предлагается решать с помощью детерминированно-вероятностных процедур, основанных на использовании таблиц решений и теории статистических решений. Диагностику неисправностей УВМ и других средств автоматического управления можно осуществлять методами аппаратурного, тестового и программно-логического контроля. [c.83] Алгоритмическое обеспечение, созданное применительно к конкретному объекту управления, позволяет определить необходимые структуру и состав вычислительно-управляющего комплекса (технического обеспечения АСУТП), выработать требования к быстродействию, объему памяти и надежности УВМ. На основе этих требований производится выбор УВМ и тем самым завершается решение поставленной задачи синтеза АСУТП. [c.83] Системы прямого цифрового управления (ПЦУ). Идея созда- ния систем ПЦУ возникла в связи с быстрым развитием вычислительной техники, в частности с увеличением выпуска цифровых вычислительных машин (ЦВМ). Необходимость снижения стоимости ЦВМ, использовавшихся для оптимизации работы промышленных установок, вызвала появление идеи о применении ЦВМ в более широких масштабах для замены стандартных устройств управления и контроля. Эта идея подкреплялась тем, что в промышленности к этому времени уже были внедрены цифровые методы измерения технологических параметров. [c.84] Основными задачами при построении систем ПЦУ являются квантование, т. е. преобразование сигналов из непрерывных в дискретные и обратно, основанное на использовании теоремы Котельникова (см. с. 23) определение времени выборки и оптимальной частоты расчетов цифровых регуляторов, зависящих от динамики управляемого процесса и применяемого закона управления создание рабочих программ и алгоритмов управления. [c.84] Принципиальная схема системы ПЦУ представлена на рис. 1-26. Система работает следующим образом сигнал от датчиков Д через преобразователь сигнала — входной коммутатор К и аналого-цифровой преобразователь А/Ц поступает в ЦВМ, где записывается в память машины. Цифровые вычислительные машины, применяемые в качестве многоканальных регуляторов, заменяют обычные индивидуальные регуляторы и их выходные сигналы в конечном счете подаются на исполнительные механизмы ИМ регулирующих органов. Далее, согласно программе, определяемой законом регулирования, вычисляется значение управляющего сигнала, который через цифроаналоговый преобразователь Ц/А и выходной коммутатор К поступает на очередной фиксатор Ф. Последний запоминает управляющий сигнал на время интервала регулирования Т, т. е. до прихода на фиксатор нового значения регулирующего воздействия. После фиксатора выходной сигнал преобразуется и поступает на исполнительный механизм ИМ. Каждый контур регулирования замыкается лишь на время Tjn, где п — число контуров регулирования. Программа машины может быть составлена как для независимой работы контуров, так и для связанного регулирования. [c.84] В системе ПЦУ для лучшего использования оборудования желательно устанавливать максимально возможные выборки, так как это снижает требования, предъявляемые к скорости выполнения ЦВМ операций (умножения) и расчетов. Такое положение допускает наличие в системе ПЦУ большего числа контуров и более простой системы, обеспечивающей то же качество регулирования. С другой стороны, необходимо, чтобы контур регулирования быстро реагировал на изменения уставки регулятора оператором. [c.85] Теоретически можно начать выполнение воздействия в момент изменения уставки, но это привело бы к асинхронности действия и значительно более сложному программированию на ЦВМ. Кроме того, в аварийной ситуации автоматическую или ручную корректировку обычно лучше начинать, как можно быстрее. Это минимально сокращает время между измерениями и расчетами. Шум в системе измерения приведет к ошибочным считываниям ЦВМ, если его частота близка к частоте выборки или ее высоким гармоникам. Это могло бы привести к отклонению измеренной величины от ее истинного значения. Следовательно, входной сигнал должен фильтроваться, чтобы уменьшить шум измерений. [c.85] Минимальное время выборки для ПЦУ потоками жидкости сО ставляет 1,5 с, а максимальное (для аварийных ситуаций) не должно превышать 10—20 с. Время выборок может быть установлено по различным отношениям Г/т, где Г — постоянная времени процесса, а т — время выборки. При соотношении Г/т 3 система ПЦУ дает неустойчивый переходный процесс, а при соотношениях Г/т = 3,2—10 процесс получается устойчивым и с одинаковым показателем качества. [c.85] Проведенные исследования систем ПЦУ по вопросам уровня квантования входных и выходных сигналов показали достаточную точность при величине кванта 1/1000. [c.86] Системы ПЦУ являются централизованными системами регулирования. Это позволяет сократить промышленные площади, используемые для щитовых помещений. Кроме того, концентрация данных о ходе процессов и команд на центральном пульте создает большие удобства для управления производственными процессами. [c.86] Вернуться к основной статье