Перечисленные функции
могут быть реализованы, как правило,
при использовании ЭВМ. Поэтому
наличие ЭВМ в контуре управления
процессом считается одной из
отличительных черт АСУТП. В зависимости
от способа включения ЭВМ в контур управления
можно выделить пять разных
типов структур АСУТП, различающихся характером
функций управления.
1. ЭВМ в режиме
сбора информации. Параметры
технологических процессов, измеренные
датчиками, преобразуются в цифровую
форму средствами сопряжения
и вводятся в ЭВМ. После
обработки в ЭВМ оперативная
информация о ходе процесса
поступает на средства отображения
технологических параметров; статистическая
информация, предназначенная для
регистрации, а также вычисленные
экономические и технологические
показатели печатаются в виде
документа. Системы сбора и
обработки данных выполняют в
основном те же функции, что
и систем централизованного контроля,
и являются более высокой ступенью
их организации. Такие системы
используются
при управлении технологическими и
производственными процессами в
тех случаях, когда существуют
причины, по которым определение
технологического режима и формирование
управляющих воздействий должны
выполнять люди.
2. ЭВМ в
режиме советчика. В таких
системах кроме сбора и обработки
информации выполняются следующие
функции: определение рационального
технологического режима по отдельным
технологическим параметрам или
всему процессу в целом; определение
управляющих воздействий
по всем или отдельным управляемым
переменным процесса; определение
значений уставок локальных регуляторов.
В системах-советчиках данные
о технологическом режиме
и управляющих воздействиях поступают
через средства отображения информации
в форме рекомендаций оператору, который
может принять или отвергнуть их. Решение
оператора основывается на собственном
понимании хода технологического процесса
и опыте управления им. В
одних случаях вычисления управляющих
воздействий производятся всякий раз,
когда фиксируется отклонение параметров
процесса от заданного технологического
режима. Процесс вычисления инициируется
программой-диспетчером, которая содержит
подпрограмму анализа состояния процесса.
В других случаях вычисления
инициируются оператором в форме
запроса. Системы-советчики
применяются в тех случаях, когда
требуется осторожный подход к решениям,
выработанным формальными методами,
что связано с неопределенностью
в математическом описании управляемого
процесса. Неопределенность может
выражаться в следующем:
- математическая
модель недостаточно полно
описывает процесс, т.к. связывает
лишь часть управляющих и управляемых
переменных процесса;
- математическая
модель адекватна процессу лишь
в узком интервале изменения
технологических параметров;
- математическая
модель процесса слишком сложна
для реализации в составе АСУТП;
- расчеты
по математической модели не
могут быть выполнены в реальном
времени;
- критерии управления
носят качественный характер
и существенно изменяются в
зависимости от большого числа
внешних факторов.
Неопределенность
описаний может быть вынужденной, отражающей
плохую изученность сложного процесса,
так и преднамеренной, вызванной
тем, что реализация полной
и адекватной модели требует применения
крупной дорогостоящей ЭВМ, что в данном
случае экономически не оправдывается.
3. ЭВМ в режиме
супервизорного управления. АСУТП,
функционирующая в режиме
супервизорного управления, представляет
собой двухуровневую иерархическую
систему. Нижний уровень, непосредственно
связанный с процессом, образуют
локальные регуляторы отдельных
технологических параметров. На
верхнем уровне управления установлена
ЭВМ, основной функцией которой
является определение оптимального
технологического режима и вычисление
на его основе значений уставок
локальных регуляторов.
Входной информацией
для вычисления уставок являются
значения некоторых управляемых
параметров, измеряемые датчиками регуляторов
и контролируемые параметры состояния
процесса, измеряемые датчиками.
Оператор с
пульта управления
имеет возможность вводить дополнительную
информацию, в частности, изменять
ограничения на управляемые и
управляющие переменные, уточнять
критерий управления в зависимости
от внешних факторов. Возможны два
варианта реализации супервизорного управления:
с математической моделью и без
нее. Если имеются достаточно адекватная
и простая модель процесса и
критерий управления (целевая функция),
то вычисление уставок регуляторов
может быть организовано как решение
задачи оптимального управления.
В тех случаях, когда из-за
сложности процесса не ставится задача
оптимального управления, управление
можно организовать как процесс экспериментального
поиска экстремума целевой функции управления,
когда оптимальный технологический режим
ищется методом проб и ошибок. Супервизорный
режим позволяет осуществлять автоматическое
управление процессом. Роль оператора
сводится к наблюдению за процессом и,
в случае необходимости, к корректировке
цели управления и ограничений на переменные.
4. ЭВМ в режиме
непосредственного цифрового управления.
В отличие от супервизорного
управления при непосредственном
цифровом управлении управляющие
воздействия рассчитываются ЭВМ
и передаются непосредственно
на исполнительные органы. Режим
непосредственного цифрового управления
позволяет исключить локальные
регуляторы с задаваемой уставкой.
Как в случае
с супервизорным управлением, задача
оператора заключается в наблюдении
за процессом и его корректировках
в случае необходимости.
5. Иерархические
системы управления. Если одноуровневая
структура АСУТП не обеспечивает
требуемого режима функционирования
сложного технологического объекта,
то систему управления можно
построить как многоуровневую
- в виде отдельных подсистем,
между которыми установлены отношения
соподчинения. Каждая подсистема
имеет ЭВМ, работающую в одном
из описанных выше режимов.
Функции управления могут быть
распределены между уровнями, например,
следующим образом. Нижний (первый)
уровень управления непосредственно
управляет технологическими операциями.
Второй уровень
выполняет функции расчета и
оперативной корректировки режимов
технологических операций. Третий
уровень управления представляет собой
центральную управляющую подсистему,
решающую задачи расчета и оперативной
корректировки технологического режима
всего процесса в целом.
1. Благовещенская ММ. и др. '"Автоматика
и автоматизация пищевых производсгв"
– М. ВО Агропроиздат 1991 - 239 с
- . Соколов В А "Автоматизация технологических процессов пищевой промышленности" - М Агропромиздат,
1991 -445 с
- . Петров И.К. «Технологические измерения и приборы в пищевой промышленности» М Агропромиздат ,1936-376 с.
4. Черенков в.В. "Промышленные
приборы и средства автоматизации'.
Справочное пособие Л. Машиностроение,
1987 - 684 с.
5. Петров И.К. и др. "Приборы и средства
автоматизации для пищевойпромышленности".-
М Легкая и пищевая промышленность. 1981.
- 414 с.
- ГОСТ 21 404 - 85. Условные обозначения приборов и средств автоматизации в схемах.
- ГОСТ 2701 - 68. ЕСКД. Схемы Виды и типы Общие требования к выполнению.
ГОСТ 2749 - 68. Обозначения условные графические
в схемах