Основные понятия об АСУ (Лекция)

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1. Цели создания АСУ ТП

2. Состав АСУ ТП

3. Функции АСУ ТП

4. Классификация АСУ ТП

АСУ - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности.

Различают АСУ производственного и организационного типа.

К АСУ производственного типа относят: автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП) MES – systems, автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) и интегрированные АСУ (ИАСУ).

Особенности АСУП:

1) Доминирующее значение в АСУ имеют экономические задачи управления задачи снабжения, реализации, управления финансовыми средствами, трудовыми ресурсами, бухгалтерский учет и статическая отчетность.

2) В АСУП используются специфические формы хранения и движения информации – документооборот. В качестве управляющих воздействий в АСУП выступают документы в виде приказов, распоряжений, графиков, отчетов и т.д.

3) Реализация управляющих воздействий возлагается на рабочих и служащих.

Особенности АСУ ТП:

1) В АСУ ТП применяется большой объем технических средств (АСУП использует большинство вычислительных процессов).

2) АСУП может быть отнесена к классу АСУ ТП только в том случае, если система осуществляет воздействие на объект в том же темпе, что протекающие в нем технологические процессы. Другими словами АСУ ТП функционирует в режиме реального времени.

3) Цель функционирования АСУ ТП – оптимизация работы объекта управления путем формирования и реализации управляющих воздействий.

АСУП и АСУ ТП могут функционировать самостоятельно, либо могут объединяться в одну систему, которая называется интегрированная АСУ (ИАСУ).

ИАСУ обеспечивает взаимосвязанное и согласованное управление как технологией, так и организацией производства в масштабах всего предприятия.

1. Цели создания АСУ ТП

Наиболее важные цели в создании АСУ ТП:

1) Обеспечение безопасности функционирования технологических процессов. То есть устранение аварий, связанных с несогласованностью операторов и длительностью времени их реакции.

2) Сокращение стоимости систем контроля и управления за счет исключения из числа используемых при работе дорогостоящих вторичных показывающих и регистрирующих приборов и локальных регуляторов.

3) Снижение стоимости выпускаемой продукции, увеличение производительности, повышение качества достигается за счет оптимизации режимов работы технологического оборудования и использования оптимальных систем управления.

2. Состав АСУ ТП

АСУ ТП состоит из технического, математического, информационного, организационного обеспечений.

Техническое обеспечение включает в себя технические средства (средства измерений технических параметров, исполнительные устройства, промышленные микропроцессорные контроллеры, компьютеры, регистраторы, источники питания, каналы связи и т.д.).

Математическое обеспечение делится на:

1) алгоритмическое - комплекс взаимосвязаных алгоритмов функционирования АСУ ТП.

2) программное - совокупность программ по которым работает УВК.

Информационное обеспечение - это комплекс документов, в которых приводиться перечень входных сигналов и данных и их характеристик, перечень выходных сигналов и документов, а также схемы сбора, обработки и использования информации.

Организационное обеспечение включает в себя документы необходимые для работы оперативного и обслуживающего персонала для эксплуатации АСУ ТП (инструкции операторам, инструкции по ремонту, паспорт системы и описание АСУ ТП).

Схема взаимосвязи отдельных видов обеспечения

Рис. Схема взаимосвязи отдельных видов обеспечения:

СВТ – средства вычислительной техники; ПО – программное обеспечение.

3. Функции АСУ ТП

Функции АСУ ТП - это совокупность действий системы, направленных на достижения частной цели управления. Различают информационно-вычислительные и управляющие функции.

К информационно - вычислительным относят такие функции, результатом выполнения которых является предоставление оператору информации о ходе ТП. Управляющие функции включают в себя действия по выработки и реализации управляющего воздействия на ОУ

Перечень информационно-вычислительных функций:

1. Прямое измерение (сбор, первичная обработка и хранение информации об ОУ).

2. Косвенное измерение параметров процесса и технологического оборудования (ТО).

3. Сигнализация состояний параметров ТП и ТО.

4. Расчет технико-экономических и эксплуатационных показателей ТП и оборудования.

5. Регистрация параметров ТП, параметров ТО и результатов расчётов.

6. Контроль и регистрация отклонений параметров ТП и состояния оборудования.

7. Анализ срабатывания блокировки и защит ТО (определения причин нарушения хода ТП).

8. Диагностика и прогнозирование хода ТП и состояния ТО.

9. Диагностика и прогнозирование состояния комплекса тех средств АСУ ТП.

10. Оперативное отображение информации ведения ТП.

11. Выполнения процедур автоматического обмена информацией со смежными и вышестоящими СУ.

Не все перечисленные функции могут быть реализованы в конкретной АСУ ТП. Это зависит от функциональной развитости АСУ ТП.

Перечень функций, определяется при составлении технического задания на проектировании, и при этом учитываются требования, указанные в руководящих материалах (обычно отраслевых).

Перечень управляющих функций:

1. Одноконтурное регулирование.

2. Логическое управление.

3. Каскадное регулирование.

4. Многосвязное регулирование.

5. Программное управление.

6. Оптимальное управление установившимися режимами работы ТП (определяются уставки регуляторов, расчет технических параметров).

7. Оптимальное управление неустановившимися режимами работы ТП (оптимальное управление в динамике) – поиск закона изменения параметра, поиск траектории от одного установившегося значения к другому.

8. Оптимальное управление с адаптацией.

Не все перечисленные функции могут быть реализованы в конкретной АСУ ТП.

Реализация функций АСУ ТП как управляющих, так и информационно вычислительных осуществляется с помощью микропроцессорных контроллеров и операторных станций, выполненных на базе компьютеров.

Типовая структура АСУ ТП

Рис. Типовая структура АСУ ТП:

ИС – инженерная станция; ОС – операторская станция; ПМК – промышленный микропроцессорный контроллер

Контроллеры выполняют следующие функции:

1. управляющие;

2. сигнализацию;

3. сбор и первичную обработку информации;

4. косвенное деление измерение;

5. автоматический обмен между информацией с операторскими и диспетчерскими станциями.

Операторские станции выполняют следующие функции:

1. регистрация информации (архивирование);

2. оперативное отображение в различных видах (в цифровом, табличном, графическом, в виде мнемосхем, содержащих статическую и динамическую часть);

3. подготовка отчетных документов;

4. оперативное дистанционное управление (включение, отключение оборудования, изменение уставок регулятора, подготовка программ по которым работают контроллеры, их загрузка в контроллер и диагностика исправности контроллеров).

ОРС – сервер обеспечивает обмен информации между операторскими станциями и контроллерами.


	АСУ Основные понятия об АСУ (Лекция) ПЛАН ЛЕКЦИИ 1. Цели создания АСУ ТП 2. Состав АСУ ТП 3. Функции АСУ ТП 4. Классификация АСУ ТП АСУ - это человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимый для оптимизации управления в различных сферах человеческой деятельности. Различают АСУ производственного и организационного типа. К АСУ производственного типа относят: автоматизированные системы управления предприятиями (АСУП) MES – systems, автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) и интегрированные АСУ (ИАСУ). Особенности АСУП: 1) Доминирующее значение в АСУ имеют экономические задачи управления задачи снабжения, реализации, управления финансовыми средствами, трудовыми ресурсами, бухгалтерский учет и статическая отчетность. 2) В АСУП используются специфические формы хранения и движения информации – документооборот. В качестве управляющих воздействий в АСУП выступают документы в виде приказов, распоряжений, графиков, отчетов и т.д. 3) Реализация управляющих воздействий возлагается на рабочих и служащих. Особенности АСУ ТП: 1) В АСУ ТП применяется большой объем технических средств (АСУП использует большинство вычислительных процессов). 2) АСУП может быть отнесена к классу АСУ ТП только в том случае, если система осуществляет воздействие на объект в том же темпе, что протекающие в нем технологические процессы. Другими словами АСУ ТП функционирует в режиме реального времени. 3) Цель функционирования АСУ ТП – оптимизация работы объекта управления путем формирования и реализации управляющих воздействий. АСУП и АСУ ТП могут функционировать самостоятельно, либо могут объединяться в одну систему, которая называется интегрированная АСУ (ИАСУ). ИАСУ обеспечивает взаимосвязанное и согласованное управление как технологией, так и организацией производства в масштабах всего предприятия. 1. Цели создания АСУ ТП Наиболее важные цели в создании АСУ ТП: 1) Обеспечение безопасности функционирования технологических процессов. То есть устранение аварий, связанных с несогласованностью операторов и длительностью времени их реакции. 2) Сокращение стоимости систем контроля и управления за счет исключения из числа используемых при работе дорогостоящих вторичных показывающих и регистрирующих приборов и локальных регуляторов. 3) Снижение стоимости выпускаемой продукции, увеличение производительности, повышение качества достигается за счет оптимизации режимов работы технологического оборудования и использования оптимальных систем управления. 2. Состав АСУ ТП АСУ ТП состоит из технического, математического, информационного, организационного обеспечений. Техническое обеспечение включает в себя технические средства (средства измерений технических параметров, исполнительные устройства, промышленные микропроцессорные контроллеры, компьютеры, регистраторы, источники питания, каналы связи и т.д.). Математическое обеспечение делится на: 1) алгоритмическое - комплекс взаимосвязаных алгоритмов функционирования АСУ ТП. 2) программное - совокупность программ по которым работает УВК. Информационное обеспечение - это комплекс документов, в которых приводиться перечень входных сигналов и данных и их характеристик, перечень выходных сигналов и документов, а также схемы сбора, обработки и использования информации. Организационное обеспечение включает в себя документы необходимые для работы оперативного и обслуживающего персонала для эксплуатации АСУ ТП (инструкции операторам, инструкции по ремонту, паспорт системы и описание АСУ ТП). Рис. Схема взаимосвязи отдельных видов обеспечения: СВТ – средства вычислительной техники; ПО – программное обеспечение. 3. Функции АСУ ТП Функции АСУ ТП - это совокупность действий системы, направленных на достижения частной цели управления. Различают информационно-вычислительные и управляющие функции. К информационно - вычислительным относят такие функции, результатом выполнения которых является предоставление оператору информации о ходе ТП. Управляющие функции включают в себя действия по выработки и реализации управляющего воздействия на ОУ Перечень информационно-вычислительных функций: 1. Прямое измерение (сбор, первичная обработка и хранение информации об ОУ). 2. Косвенное измерение параметров процесса и технологического оборудования (ТО). 3. Сигнализация состояний параметров ТП и ТО. 4. Расчет технико-экономических и эксплуатационных показателей ТП и оборудования. 5. Регистрация параметров ТП, параметров ТО и результатов расчётов. 6. Контроль и регистрация отклонений параметров ТП и состояния оборудования. 7. Анализ срабатывания блокировки и защит ТО (определения причин нарушения хода ТП). 8. Диагностика и прогнозирование хода ТП и состояния ТО. 9. Диагностика и прогнозирование состояния комплекса тех средств АСУ ТП. 10. Оперативное отображение информации ведения ТП. 11. Выполнения процедур автоматического обмена информацией со смежными и вышестоящими СУ. Не все перечисленные функции могут быть реализованы в конкретной АСУ ТП. Это зависит от функциональной развитости АСУ ТП. Перечень функций, определяется при составлении технического задания на проектировании, и при этом учитываются требования, указанные в руководящих материалах (обычно отраслевых). Перечень управляющих функций: 1. Одноконтурное регулирование. 2. Логическое управление. 3. Каскадное регулирование. 4. Многосвязное регулирование. 5. Программное управление. 6. Оптимальное управление установившимися режимами работы ТП (определяются уставки регуляторов, расчет технических параметров). 7. Оптимальное управление неустановившимися режимами работы ТП (оптимальное управление в динамике) – поиск закона изменения параметра, поиск траектории от одного установившегося значения к другому. 8. Оптимальное управление с адаптацией. Не все перечисленные функции могут быть реализованы в конкретной АСУ ТП. Реализация функций АСУ ТП как управляющих, так и информационно вычислительных осуществляется с помощью микропроцессорных контроллеров и операторных станций, выполненных на базе компьютеров. Рис. Типовая структура АСУ ТП: ИС – инженерная станция; ОС – операторская станция; ПМК – промышленный микропроцессорный контроллер Контроллеры выполняют следующие функции: 1. управляющие; 2. сигнализацию; 3. сбор и первичную обработку информации; 4. косвенное деление измерение; 5. автоматический обмен между информацией с операторскими и диспетчерскими станциями. Операторские станции выполняют следующие функции: 1. регистрация информации (архивирование); 2. оперативное отображение в различных видах (в цифровом, табличном, графическом, в виде мнемосхем, содержащих статическую и динамическую часть); 3. подготовка отчетных документов; 4. оперативное дистанционное управление (включение, отключение оборудования, изменение уставок регулятора, подготовка программ по которым работают контроллеры, их загрузка в контроллер и диагностика исправности контроллеров). ОРС – сервер обеспечивает обмен информации между операторскими станциями и контроллерами.