Перелічені функції можуть бути реалізовані, як правило, при використанні ЕОМ. Тому наявність ЕОМ в контурі управління процесом вважається однією з відмінних рис АСУТП. Залежно від способу включення ЕОМ в контур управління можна виділити п'ять різних типів структур АСУТП, що розрізняються характером функцій управління.

1. ЕОМ у режимі збору інформації. Параметри технологічних процесів, виміряні датчиками, перетворяться в цифрову форму засобами сполучення і вводяться в ЕОМ. Після обробки в ЕОМ оперативна інформація про хід процесу надходить на засоби відображення технологічних параметрів; статистична інформація, призначена для реєстрації, а також обчислені економічні та технологічні показники друкуються у вигляді документа. Системи збору і обробки даних виконують в основному ті ж функції, що і систем централізованого контролю, і є більш високою ступінню їх організації. Такі системи використовуються при управлінні технологічними та виробничими процесами в тих випадках, коли існують причини, за якими визначення технологічного режиму і формування керуючих впливів повинні виконувати люди.

2. ЕОМ у режимі порадника. У таких системах крім збору та обробки інформації виконуються наступні функції: визначення раціонального технологічного режиму за окремими технологічними параметрами або всьому процесу в цілому; визначення керуючих впливів по всіх або окремих керованим змінним процесу; визначення значень уставок локальних регуляторів. У системах-порадника дані про технологічному режимі і керуючих впливах надходять через засоби відображення інформації у формі рекомендацій оператору, який може прийняти або відкинути їх. Рішення оператора грунтується на власному розумінні ходу технологічного процесу та досвіді управління ним. В одних випадках обчислення керуючих впливів виробляються щоразу, коли фіксується відхилення параметрів процесу від заданого технологічного режиму. Процес обчислення ініціюється програмою-диспетчером, яка містить підпрограму аналізу стану процесу. В інших випадках обчислення ініціюються оператором у формі запиту. Системи-порадники застосовуються в тих випадках, коли потрібно обережний підхід до рішень, виробленим формальними методами, що пов'язано з невизначеністю у математичному описі керованого процесу. Невизначеність може виражатися в наступному:

- Математична модель недостатньо повно описує процес, тому що пов'язує лише частина керуючих і керованих змінних процесу;

- Математична модель адекватна процесу лише у вузькому інтервалі зміни технологічних параметрів;

- Математична модель процесу занадто складна для реалізації у складі АСУТП;

- Розрахунки з математичної моделі не можуть бути виконані в реальному часі;

- Критерії управління носять якісний характер і істотно змінюються в залежності від великого числа зовнішніх факторів.

Невизначеність описів може бути вимушеною, що відбиває погану вивченість складного процесу, так і навмисної, викликаної тим, що реалізація повної та адекватної моделі вимагає застосування великої дорогої ЕОМ, що в даному випадку економічно не виправдовується.

3. ЕОМ у режимі супервизорного управління. АСУТП, що функціонує в режимі супервизорного управління, являє собою дворівневу ієрархічну систему. Нижній рівень, безпосередньо пов'язаний з процесом, утворюють локальні регулятори окремих технологічних параметрів. На верхньому рівні керування встановлена ЕОМ, основною функцією якої є визначення оптимального технологічного режиму та обчислення на його основі значень уставок локальних регуляторів.

Вхідний інформацією для обчислення уставок є значення деяких керованих параметрів, вимірювані датчиками регуляторів і контрольовані параметри стану процесу, вимірювані датчиками. Оператор з пульта управління має можливість вводити додаткову інформацію, зокрема, змінювати обмеження на керовані та керуючі змінні, уточнювати критерій управління в залежності від зовнішніх факторів. Можливі два варіанти реалізації супервизорного управління: з математичною моделлю і без неї. Якщо є досить адекватна і проста модель процесу і критерій управління (цільова функція), то обчислення уставок регуляторів може бути організоване як рішення задачі оптимального управління. У тих випадках, коли з-за складності процесу не ставиться завдання оптимального управління, управління можна організувати як процес експериментального пошуку екстремуму цільової функції управління, коли оптимальний технологічний режим шукається методом проб і помилок. Супервизорного режим дозволяє здійснювати автоматичне керування процесом. Роль оператора зводиться до спостереження за процесом і, в разі необхідності, до коректування мети управління і обмежень на змінні.

4. ЕОМ в режимі безпосереднього цифрового керування. На відміну від супервизорного управління при безпосередньому цифровому управлінні управляючі дії розраховуються ЕОМ і передаються безпосередньо на виконавчі органи. Режим безпосереднього цифрового керування дозволяє виключити локальні регулятори з задається уставкою.

5. Ієрархічні системи управління. Якщо однорівнева структура АСУТП не забезпечує необхідного режиму функціонування складного технологічного об'єкта, то систему управління можна побудувати як багаторівневу - у вигляді окремих підсистем, між якими встановлені відносини підпорядкування. Кожна підсистема має ЕОМ, що працює в одному з описаних вище режимів. Функції управління можуть бути розподілені між рівнями, наприклад, наступним чином. Нижній (перший) рівень управління безпосередньо керує технологічними операціями.

Другий рівень виконує функції розрахунку і оперативного коректування режимів технологічних операцій. Третій рівень управління представляє собою центральну керуючу підсистему, вирішальну завдання розрахунку і оперативного коректування технологічного режиму всього процесу в цілому.

Розглянуті п'ять типів структур АСУТП розрізняються способом включення ЕОМ у контур управління. Три останніх типу структур повністю виключають оператора з основного контуру управління, тому системи, побудовані на їх основі, можна віднести до класу автоматичних. Для складних процесів на великих виробничих комплексах будуються системи управління, що поєднують описані способи включення ЕОМ у контур управління. Така система поділяється на підсистеми, для кожної з яких в залежності від можливостей її математичного опису та економічно доцільності обрана певна структура.

Комплекс підсистем можна реалізувати або на одній ЕОМ, що розділяє час між підсистемами, або на декількох ЕОМ, кожна з яких обслуговує відповідну підсистему, або на обчислювальної мережі, що складається з великого числа міні-чи мікро-ЕОМ.

Важливою складовою частиною АСУТП, багато в чому визначає її функціональні можливості, є математичне забезпечення (МО), яке можна розділити на функціональний і загальносистемне. Функціональне математичне забезпечення утворюється комплексом програм, безпосередньо виконують функції управління даним процесом. Загальносистемне МО у поєднанні зі спеціальними апаратними засобами дозволяє управляти ресурсами ЕОМ, здійснювати спілкування оператора та ЕОМ, використовувати стандартні програми при вирішенні функціональних завдань, виконувати діагностування елементів ЕОМ. У сучасній термінології загальносистемне МО прийнято називати операційною системою (ОС). Компонентами ОС є чотири комплекси програм: управління ресурсами; програмні засоби спілкування оператора та ЕОМ, діагностичні програми, стандартні програми.

Управління ресурсами. ЕОМ має ресурси чотирьох видів: часом центрального процесора, пам'яттю, зовнішніми пристроями та програмним забезпеченням. Час центрального процесора розподіляється між функціональними програмами шляхом переключення з однієї програми на іншу, яке виконується або за заздалегідь складеним розкладом, або без нього. Розклад будується на підставі вимог до управління технологічним процесом і являє собою порядок і час виконання функціональних програм. Перемикання без розкладу відбувається під дією сигналів переривання, джерелами яких можуть бути технологічний процес і оператор. Отримавши сигнал переривання, ОС зупиняє виконання поточної програми, але таким чином, щоб надалі можна було повернутися до її виконання у тому місці, де вона була перервана. Зауважимо, що розклад регламентує лише виконання функціональних програм, причому воно може вимагати одночасного виконання кількох програм, які можна здійснити при мультипрограмування і режимі поділу часу.

Засоби спілкування оператора та ЕОМ (інтерфейс користувача). Для спілкування оператора та ЕОМ розробляється спеціальна мова, що складається з обмеженого набору команд, що представляють собою слова природної мови. Команди вводяться через клавіатуру дисплея. Функціями програмних засобів спілкування є переклад мови оператора на машинну мову, інтерпретація команди, а потім спільно з іншими програмами ОС планування і реалізація дій, необхідних даною командою.

Діагностичні програми. Головна мета діагностики - підвищення експлуатаційної надійності АСУТП за рахунок швидкого виявлення нормального функціонування ЕОМ і відшукання що відмовив.

Стандартні програми. Хоча кожна АСУТП має ряд специфічних рис і тому носить індивідуальний характер, у багатьох з них потрібне проведення стандартних технічних розрахунків та операцій над даними. Тому в складі ОС існує бібліотека стандартних програм, не призначених безпосередньо для виконання операцій управління.

Вона використовується програмістами при створенні функціональних і службових програм АСУТП.

1.8.4 Поняття автоматизованого технологічного комплексу (АТК)

АТК призначений для випуску продукції в автоматизованому режимі. Основна його відмінність від АСУТП полягає в тому, що в АТК технологічне обладнання і технічні засоби системи управління складають єдине ціле, вони спільно розробляються і експлуатуються, один без одного вони працювати не можуть. Такий підхід дозволяє спростити систему за рахунок кращої взаємодії її частин і підвищити якість її роботи. В даний час АТК широко застосовуються в промисловості при випуску продукції, технологія виробництва якої включає в себе складні фізико-хімічні перетворення або небезпечна для виробничого персоналу.

1.8.5 Поняття автоматизованої системи управління підприємством (АСУП)

АСУП призначена для управління всією діяльністю підприємства в автоматизованому режимі. Вона включає в себе системи управління технологічними процесами, запасами сировинних матеріалів, паливо енергетичних ресурсів, комплектуючих виробів, напівфабрикатів, готової продукції, економічною діяльністю підприємства, автоматизованої підготовки документації підприємства і звітних документів, тобто АСУП включає в себе ряд систем автоматизації, об'єднаних в єдину мережа потоками інформації. Такий підхід дозволяє скоротити витрати праці на передачу інформації (звітів, розпоряджень, планів тощо) між підрозділами підприємства, скоротити час їх підготовки, уникнути багатьох помилок, ввести в активний режим роботи систему управління якістю на підприємстві.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11