Классификация систем управления технологическим объектом

Классификация по цели управления.

Целью управления стабилизирующей СУ является поддержание Критерий Управления на постоянном, заранее заданном значении. Стабилизирующие системы оправданы для простых вспомогательных процессов, критерии управления которых следует поддерживать на значении, определяемом из соображений эффективного ведения основного процесса. Например, при нагревании исходной смеси, поступающей в ректификационную колонну, КУ является температура смеси на выходе из теплообменника, ее заданное значение будет определяться составом исходной смеси. Для каждой конкретной производственной ситуации существует такое сочетание значений входных и режимных параметров, которое обеспечивает максимально (или минимально) возможное значение КУ. Для сложных нестационарных ТОУ следует применять оптимизирующие системы.

Оптимизирующие СУ поддерживают КУ не на заранее заданном значении, а на экстремальном для создавшейся производственной ситуации (наличие сырья и полуфабрикатов, их качественные показатели, состояние технологического оборудования, оперативные директивы вышестоящего руководства и т. д.) при соблюдении ограничивающих условий. Последние обусловлены тем, что критерий характеризует процесс только с одной, правда, наиболее важной стороны. Оптимизирующие системы значительно более сложны, чем стабилизирующие. Они базируются на экстремальных регуляторах или на ЭВМ. Экстремальные регуляторы работают по принципу «поиска» и служат для достижения экстремального значения КУ. Выполнение ограничивающих условий обеспечивается или самим экстремальным регулятором, или специальными стабилизирующими регуляторами.

Классификация по способу управления.

Способ управления характеризует алгоритмы формирования управляющих воздействий по достижению цели управления. По этому признаку системы делятся на замкнутые, разомкнутые и комбинированные

В замкнутых системах управления воздействия формируются в зависимости от отклонения текущего значения КУ от заданного. Одним управляющим воздействием компенсируются все возмущения. Однако замкнутые системы не препятствуют проникновению в ТОУ возмущающих воздействий, а только реагируют на их последствия – изменения КУ. В связи с этим в случае сложных ТОУ, подверженных многочисленным возмущениям, замкнутые СУ не могут обеспечить высокого качества управления.

Разомкнутые СУ формируют управляющие воздействия в зависимости от возмущений. Устанавливаются, например, регуляторы, стабилизирующие входные параметры процесса, тем самым ликвидируются возмущения по этим каналам. При этом,. несмотря на то, что СУ содержит замкнутые контуры регулирования, она остается разомкнутой, так как значения КУ не используются для формирования управляющих воздействий. Достоинства разомкнутых систем в том, что возмущающие воздействия ликвидируются до поступления в ТОУ. В результате КУ равен заданному значению. Однако ликвидировать все возмущения, как правило, практически невозможно, поэтому использование таких систем чаще всего не дает большого эффекта.

В комбинированных системах используют принцип формирования управляющих воздействий и разомкнутых, и замкнутых систем. В основу комбинированной системы положена замкнутая система, а для улучшения качества управления часть возмущений ликвидируется дополнительными регуляторами. Комбинированные системы наиболее распространены в энергетике, химической промышленности; их используют для управления химическими, массообменными и теплообменными процессами.

Классификация по степени участия человека в управлении. Степень участия человека в управлении технологическими объектами определяется сложностью и масштабностью ТОУ, целью управления, а также комплексом технических средств СУ.

Так, при автоматизации простого объекта управления (смесителя, отстойника, транспортной системы и т. п) со стабилизацией какой-либо физико-химической величины управление может осуществляться полностью автоматически, без привлечения технологического персонала. Такую СУ называют системой автоматического управления (САУ).

Крупные ТОУ с реализацией оптимального режима и сложных функций по программно-логическому управлению, защите, пуску и останову оборудования могут управляться лишь человеком на основе современных методов управления с помощью ЭВМ и средств сбора, передачи и хранения информации. Человеко-машинная система, обеспечивающая эффективное функционирование технологического объекта, в которой сбор и переработка информации, необходимой для реализации функций управления, осуществляется с применением современных средств автоматизации и вычислительной техники, называется автоматизированной системой управления технологическим процессом (АСУТП).

Классификация по месту расположения технических средств сбора и обработки информации. Средства автоматизации, с помощью которых представляется и обрабатывается информация о ТОУ, а также осуществляется воздействие на технологический процесс, могут быть сосредоточены как непосредственно у технологического оборудования (местное управление) в виде отдельно установленных пультов и щитов, так и в специально выделенном пункте. Из этих пунктов осуществляется дистанционное управление, т. е. управление на расстоянии. Непосредственно на технологических аппаратах в этих случаях устанавливают немногочисленные простые приборы (манометр, ртутный термометр, регулятор прямого действия).

Классификация по степени централизации управления. Управление отдельными составляющими объекта в зависимости от степени их влияния друг на друга, информационной мощности, сложности и важности может осуществляться из самостоятельных пунктов или из одного центрального пункта. По степени централизации СУ делятся на одно- и многоуровневые. Одноуровневые–это системы, в которых управление ТОУ осуществляется из одного (централизованные системы) или нескольких (децентрализованные системы) пунктов.Одноуровневые централизованные системы применяют в основном для управления относительно несложными объектами, расположенными на небольшой территории. Для устранения недостатков используют одноуровневые децентрализованные системы. Однако децентрализация исключает управление всеми установками ТОУ как единым технологическим комплексом. Для решения этой проблемы необходим еще один, более высокий, уровень управления. Такие системы называют двухуровневыми.

Комплекс технических средств одноуровневых систем – это набор автоматических устройств, осуществляющих непосредственное воздействие на процесс, исходя из технологических критериев управления. В качестве таких устройств начинают применять микропроцессорные контроллеры, выполняющие заданные функции управления (регулирования, программно-логического управления, представления информации), а также микро-и мини ЭВМ малой и средней мощности. Место централизации одноуровневой системы (ПУ1, ПУ2, ПУЗ) называют операторской.Второй уровень управления носит, как правило, технико-экономический или даже экономический характер. Его невозможно осуществить без мощной вычислительной техники, которая воздействует на ТОУ через автоматические устройства первого уровня. Пункты управления второго уровня (ПУ4) называют диспетчерскими.