Система управления технологическим объектом

Система управления технологическим объектом – это совокупность оперативного технологического персонала и комплекса технических средств автоматизации управления, связанных общей задачей управления.

Оперативный технический персонал (начальник установки, старший оператор, оператор, аппаратчик) с помощью комплекса автоматических устройств, в том числе и средств вычислительной техники, получает информацию о состоянии ТОУ (входных и выходных потоках, режимных параметрах, различного рода возмущениях) и воздействует на них таким образом, чтобы достигалась цель функционирования ТОУ (рис. 1.1).

Сначала при управлении технологическими объектами персонал использовал только органы чувств. Операция контроля за технологическим режимом, обработка полученной информации и выработка управляющих воздействий на ТОУ основывались исключительно на правильности восприятия, интуиции и опыте человека. Естественно, что при этом человек делал многочисленные ошибки. Поэтому первой автоматизированной функцией управления был контроль (рис. 1.2).

Рис. 1.1 Схема управления технологическим объектом

Автоматические устройства контроля (контрольно-измерительные приборы) обеспечивают быстрые и точные измерения технологических параметров: температуры, давления, расхода, уровня и, что очень важно, параметров качества продукции. В состав устройств контроля может быть включен регистрирующий прибор, записывающий динамику изменения технологических параметров. Диаграмма регистрирующего прибора служит документом, позволяющим в дальнейшем восстановить ход событий.

Рис. 1.2. Автоматические устройства контроля (а), сигнализации (б), регулирования (в):

1 – датчик; 2 – регистрирующий прибор; 3–показывающий прибор;

4 – оператор, 5 – регулирующий орган; 6–сигнализатор; 7–сумматор;

8– задатчик; 9 – блок определения регулирующего воздействия;

10 – регулятор, сплошные линии – автоматические воздействия; штрихпунктирные линии – воздействие осуществляется вручную

При автоматизированном контроле функции человека сводятся к определению отклонения параметра от заданного значения, выработке решения по изменению технологического режима и реализации этого решения на ТОУ изменением положения регулирующих органов на технологических магистралях.

Следующим этапом при автоматизации управления было использование сумматора, позволяющего рассчитывать отклонение параметра от заданного значения. Результат расчета реализовался в устройствах сигнализации, регулирования и защиты.

Устройства сигнализации предназначены для автоматического оповещения персонала об отклонении параметров за допустимые пределы путем подачи световых или звуковых сигналов. Для световой сигнализации используют электрические лампы, для звуковой–звонки, сирены, гудки. Как правило, звуковой сигнал служит лишь для оповещения оператора о факте появления события, а световой точно указывает на его место и характер.

Различают следующие виды сигнализации: предупредительную, аварийную и сигнализацию положения.

Предупредительная сигнализация предназначена для оповещения персонала об отклонениях параметров за пределы, определяемые нормальным технологическим режимом; аварийная предназначена для оповещения персонала о недопустимых значениях параметров или об аварийном отключении одного из аппаратов технологической схемы; сигнализация положения объекта управления предназначена для оповещения персонала о состоянии механизмов и машин (включены или выключены), а также положении запорных органов (открыты или закрыты) в данный момент времени.

Устройства сигнализации существенно упрощают работу оператора: ему не надо постоянно следить за ходом процесса, он может сосредоточить внимание на более серьезных задачах.

Устройства регулирования (регуляторы) предназначены для поддержания текущего значения параметра равным заданному. Текущее значение регуляторы получают от устройств контроля, а заданное – от оперативного технологического персонала с помощью задатчиков или других автоматических устройств.

В зависимости от того, как формируется заданное значение, различают следующие типы регуляторов: стабилизирующие (заданное значение постоянно во времени); программные (заданное значение изменяется во времени по заранее заданной зависимости); следящие (заданное значение соответствует текущему значению какого-либо другого параметра, т. е. произвольно изменяется во времени); экстремальные (заданное значение соответствует экстремальному значению параметра для данных производственных условий).

Регуляторы поддерживают параметры на значениях, соответствующих нормальному технологическому режиму. Оператор корректирует их работу путем изменения задания или коэффициентов настройки только в случае невыполнения цели функционирования ТОУ, возникновения критических ситуаций или перехода на другой вид продукции (т. е. изменения технологического режима).

Устройства защиты предназначены для предотвращения аварий, пожаров, взрывов, выхода из строя оборудования. При срабатывании аварийной сигнализации они воздействуют на процесс (открывая и закрывая технологические магистрали, включая и отключая электродвигатели механизмов и машин) таким образом, чтобы ликвидировать критическое состояние объекта управления с наименьшими потерями (например, при появлении вибрации ротора центрифуги вследствие нарушения равномерности осадка устройство защиты осуществляет остановку).

Устройства программно-логического управления. Выше были рассмотрены функции управления технологическим объектом нри рабочих режимах выпуска целевой продукции. Операции пуска, останова, перевода установки периодического действия с одной рабочей операции на другую в современных установка возлагаются на автоматические устройства программно-логического управления, которые по заранее заданной временной про-грамме включают и выключают различные механизмы, машины и аппараты.

Сигналом к включению такого устройства может служить наступление того или иного события в ТОУ: окончание какой-либо рабочей операции, «выбег» параметра за допустимый диапазон и т. п. Так, по срабатыванию датчика загрузки центрифуги периодического действия устройство программно-логического управления отключает входную магистраль и по жесткой временной программе начинает операции подсушки и промывки суспензии.

Итак, для управления технологическим объектом необходим комплекс технических средств, позволяющий автоматизировать функции контроля, сигнализации, регулирования, защиты и программно-логического управления. Он может быть представлен совокупностью приборов, регуляторов, сигнализаторов, различных блоков и т. д. Такое–аппаратурное–решение задачи заложено в ныне действующих системах управления. Намного более эффективна программная реализация всех перечисленных выше функций на ЭВМ, т. е. внедрение АСУ технологическими процессами. Программная реализация обеспечивает гибкость системы, глубину автоматизации функции, возможность легкой перенастройки отдельных блоков. Внедрение ЭВМ при управлении технологическими объектами открывает новые возможности расчета технико-экономических показателей процесса, показателей качества целевых продуктов, а также оптимальных технологических режимов.