Определение, назначение, функции и состав АСУТП

АСУТП – человеко – машинная система управления, обеспечивающая автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления ТОУ в соответствии с принятым критерием.

На рис.1.4 представлена типовая структура АСУ ТП.

Рис.1.4. Типовая структура АСУ ТП

1 -ЭВМ;

2 – устройство связи с оператором;

3 -оператор;

4 –устройство сопряжения с объектом (УСО);

5,9 –автономные устройства визуального контроля;

6,8 -датчики;

7 –исполнительные органы;

10 –технологический объект управления (ТОУ).

Назначение любой автоматизированной системы управления, ее необходимые функциональные возможности, желаемые технические характеристики и другие особенности в решающей степени определяются тем объектом, для которого создается данная система. Для АСУТП управляемым объектом является так называемый технологический объект управления (ТОУ), представляющий собой совокупность технологического оборудования и реализованного на нём по соответствующим инструкциям или регламентам технологического процесса производства целевого продукта. Такое определение ТОУ подчеркивает, с одной стороны, единство процесса и оборудования, а с другой – законченность преобразования входных ресурсов в конечный продукт (металл, электрическая или тепловая энергия, химические вещества, изделия и т.п.).

Назначение АСУТП обычно можно определить как целенаправленное ведение технологического процесса и обеспечение смежных и вышестоящих систем управления необходимой информацией. В ряде случаев, когда функционирование новых сверхмощных объектов без современной АСУ оказывается практически невозможным, назначением такой системы является достижение реализуемости и устойчивости технологического процесса при высокоинтенсивных и экономичных режимах использования оборудования.

Создание и функционирование каждой АСУТП должно быть направлено на получение вполне определенных технико-экономических результатов (снижение себестоимости продукции, уменьшение потерь, повышение производительности труда, качества целевых продуктов, улучшение условий труда персонала и т.п.). Поэтому после определения назначения АСУТП необходимо четко конкретизировать цели функционирования системы. Примерами таких целей для промышленных технологических объектов могут служить: обеспечение безопасности его функционирования; стабилизация параметров входных потоков; получение заданных параметров выходных продуктов; оптимизация режима работы объекта; согласование режимов работы оборудования.

Степень достижения поставленных целей принято характеризовать с помощью так называемого критерия управления.

Критерий управления АСУТП – это соотношение, характеризующее качество функционирования ТОУ в целом и принимающее конкретные числовые значения в зависимости от используемых управляющих воздействий.

Критерием управления может быть:

1. технико-экономический показатель (себестоимость, производительность ТОУ и т.п.)

2. технический показатель (параметр процесса, характеристики выходного продукта).

Не меньшую роль, чем критерий, играют ограничения, которые должны соблюдаться при выборе управляющих воздействий. Ограничения бывают двух видов: физические, которые не могут быть нарушены даже при неправильном выборе управляющего воздействия, и условные, которые могут быть нарушены, но нарушение приводит к значительному ущербу, не учитываемому критерием. При управлении часто наиболее существенные факторы учитываются именно ограничениями, а не критерием.

Чтобы добиться желаемого (в том числе оптимального) хода технологического процесса, в его системе управления необходимо с определённой скоростью выполнять множество взаимосвязанных действий: собирать и анализировать информацию о состоянии и процесса, регистрировать значения одних переменных и стабилизировать другие, принимать и реализовывать соответствующие решения по управлению и т.д. Именно эта «деятельность» системы управления называется функционированием, т.е. выполнением ею установленных функций. Теперь дадим определение и краткие разъяснения этого понятия.

Функции АСУТП – это совокупность действий системы, направленных на достижение частной цели управления.

При этом в качестве действий рассматриваются заранее предопределенные и описанные в эксплуатационной документации последовательности операций и процедур, выполняемые частями системы.

Функции АСУТП подразделяются на:

1. Управляющие – обеспечивают поддержание экстремальных значений критерия управления в условиях изменяющейся производственной ситуации, их результатом являются выработка и реализация управляющих воздействий на ТОУ [регулирование (стабилизация) отдельных технологических переменных, однотактное логическое управление операциями или аппаратами, программное логическое управление группой оборудования, оптимальное управление установившимися или переходными технологическими режимами, распределение материальных потоков между технологическими процессами, адаптивное управление объектом в целом].

2. Информационные – содержанием которых является сбор, обработка и представление информации о состоянии АТК оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки [централизованный контроль и измерение технологическич параметров, косвенное измерение параметров процесса, формирование и выдача данных оперативному персоналу АТК,подготовка и передача информации в смежные системы управления, обобщенная оценка и прогноз состояния АТК и его оборудования]. Отличительная особенность управляющих и информационных функций АСУТП – их направленность на конкретного потребителя (ТОУ, оперативный персонал, смежные системы управления).

3. Вспомогательные – это функции обеспечивающие решение внутри системных задач. Они имеют потребителя вне системы [контроль за функционированием и состоянием технических средств, контроль за хранением информации и т.п.]

Состав АСУТП.

Создание и внедрение таких сложных систем, какими являются АСУТП, связано с реализацией (материализацией) в тесной взаимосвязи различных видов обеспечения, которые, в свою очередь, отражают различные аспекты функционирования систем.

В соответствии с ГОСТом для АСУ, в том числе и АСУТП, выделяется ряд основных видов обеспечения, определяемых ниже:

1. техническое обеспечение (вычислительные и управляющие устройства, средства получения (датчики), преобразования, хранения, отображения и регистрации информации, устройства передачи сигналов и исполнительные устройства).

2. математическое обеспечение - совокупностьматематических моделей, математических методов и алгоритмов используемых при создании автоматизированных систем управления. Математические модели можно разделить на аналитические, алгоритмические и комбинированные.

3. программное обеспечение – совокупность программ, необходимая для реализации функций АСУТП, заданного функционирования КТС и предполагаемого развития системы.

4. информационное обеспечение включает информацию, характеризующую состояние АТК, системы классификации и кодирования технологической и технико-экономической информации, массива данных и документов, необходимых для выполнения всех функций АСУТП, в том числе нормативно-справочную информацию.

5. организационное обеспечение – совокупность описаний функциональной, технической и организационных структур, инструкции для оперативного персонала, обеспечивающих задание функционирования его в составе АТК.

7. лингвистическое обеспечение АСУ ТП представлено совокупностью языков, применяемых для описания процедур автоматизированного управления и принятия решений. Основная часть лингвистического обеспечения - языки общения человека с ЭВМ.

8. оперативный персонал – состоит из технологов-операторов, осуществляющие контроль за управлением ТОУ с использованием рекомендаций выработанных АСУТП и эксплуатационного персонала АСУТП, обеспечивающего функционирования АСУ ТП (операторы ЭВМ, программисты).