Автоматизированное управление в технических системах

Министерство образования Украины

Одесский государственный политехнический университет

Кафедра автоматики и управления в технических системах

Контрольная работа по дисциплине

«Автоматизированное управление в технических системах»

Студент: Лозанов В. В.

Преподаватель: Кузнецов А. А.

Курс: 5

Группа: ЗАТ-962

Шифр: 960277

2000

1. Что дает внедрение АСУ в экономическом аспекте и в социальном?

Современный этап развития промышленного производства характеризуется

переходом к использованию передовой технологии, стремлением добиться

предельно высоких эксплуатационных характеристик как действующего, так

проектируемого оборудования, необходимостью свести к минимуму любые

производственные потери. Все это возможно только при условии существенного

повышения качества управления промышленными объектами, в том числе путем

широкого применения АСУ ТП.

Технико-экономическими предпосылками создания АСУ ТП являются прежде

всего рост масштабов производства, увеличение единичной мощности

оборудования, усложнение производственных процессов, использование

форсированных режимов (повышенные давления, температуры, скорости реакций),

появление установок и целых производств, функционирующих в критических

режимах, усиление и усложнение связей между отдельными звеньями

технологического процесса. В последнее время в развитии многих отраслей

промышленности появились новые факторы, связанные не только с повышением

требований к количеству и качеству выпускаемой продукции, но и с

напряженностью в области трудовых ресурсов. Рост производительности труда,

в том числе путем его автоматизации, становится практически единственным

источником расширения производства. Указанные обстоятельства предъявляют

новые требования к масштабам использования и к техническому уровню АСУ ТП,

к обеспечению их надежности, точности, быстродействия, экономичности, т. е.

к эффективности их функционирования.

Еще одной важной предпосылкой применения АСУ ТП в промышленности

является необходимость реализации значительных потенциальных

производственных резервов. Заметим, что техническая база производства в

большинстве отраслей промышленности достигла к настоящему времени такого

уровня развития, при котором эффективность производственного процесса самым

непосредственным и существенным образом зависит от качества управления

технологией и организации производства. Поэтому на первый план выдвигается

задача оптимального управления технологическими процессами, решить которую

без развитой АСУ ТП в большинстве случаев невозможно.

Однако следует иметь в виду, что создание АСУ ТП является сложной

научно-технической и организационно-экономической проблемой, решение

которой требует значительных и все возрастающих трудовых, материальных и

финансовых ресурсов. Вследствие этого в качестве первоочередных выступают

задачи наиболее эффективного использования капитальных вложений,

правильного выбора направлений, установления очередности и рациональных

объемов работ по созданию и применению АСУ ТП. При их решении немаловажную

роль играют обоснование, определение и анализ технической рациональности и

экономической эффективности автоматизированных систем управления на основе

единых и научно обоснованных методических принципов.

Закономерность появления и отличительные признаки АСУ ТП станут более

понятными, если рассмотреть хотя бы вкратце в историческом аспекте

возникновение и развитие систем автоматизации промышленных объектов. Она

прошла через несколько качественно различных этапов. Как правило, переход к

каждому из них был связан с появлением новых технических средств. В свою

очередь эти средства разрабатывались в ответ на непрерывно растущие

требования практики управления, обусловленные усложнением процессов

производства и ограниченностью возможностей человека как их

непосредственного участника.

Задача управления технологическими процессами возникла одновременно с

появлением материального производства, т. е. процессов целенаправленного

преобразования материи или энергии. Первоначально всю эту задачу решал

человек, который, подавая определенные количества материала и энергии,

одновременно «на глаз» оценивал ход процесса, при необходимости

корректировал его и устанавливал момент завершения преобразования.

По мере усложнения производства требовалось более развитое и точное

управление. В таких условиях ограниченность способностей человека,

невозможность «на глаз» и «на ощупь» проконтролировать процесс производства

были серьезным препятствием для дальнейшего развития. Поэтому первыми

помощниками человека стали различные контрольно-измерительные устройства.

На заре автоматизации человек вел технологический процесс, находясь возле

местных контрольно-измерительных приборов, установленных непосредственно на

оборудовании и работающих в прямом контакте с материальными потоками. Эти

средства давали ему возможность более точно и, главное, объективно

оценивать работу технологического объекта и, следовательно, улучшать его

использование.

Дальнейший рост мощностей и размеров оборудования заставил задуматься о

том, как освободить рабочего от утомительной задачи: все время находясь у

работающих машин и аппаратов, следить за показаниями приборов и вручную

осуществлять необходимые подстройки и переключения. В этой связи важным

техническим достижением явилось создание измерительных, регулирующих и

исполнительных устройств с внешним источником энергии, в том числе

исполнительных механизмов с пневматическим и электрическим приводом. Это

позволило организовать посты контроля и дистанционного управления и широко

применить автоматические регуляторы. В результате значительно улучшились

условия работы обслуживающего персонала: уменьшилась физическая нагрузка,

более удобным стало рабочее место, благоприятнее стала и внешняя среда.

С освоением контрольно-измерительных и управляющих устройств с

унифицированным выходным сигналом появилась возможность объединять местные

посты в центральные щиты управления. Были разработаны и стали широко

применяться так называемые мнемосхемы, на которых в изображение

технологической схемы объекта встраивались приборы сигнализации и

индикации. Применение мнемосхем значительно улучшило условия работы

оператора. В связи с унификацией сигналов открылись новые пути для развития

техники автоматизации, что привело к появлению агрегатных комплексов

технических средств, а также центральных пунктов управления.

С введением унифицированных измерительных и управляющих сигналов,

передаваемых на расстояние, переработка информации была территориально

отделена от технологического процесса. Она сконцентрировалась в центральном

пункте управления, где были установлены соответствующие приборы:

регуляторы, датчики, ключи управления, самописцы и т. д. Этих средств

длительное время было вполне достаточно для выполнения алгоритмов контроля

и управления, предлагаемых теорией и удовлетворяющих запросам практики.

Таким образом, к концу рассматриваемого периода были достаточно полно

автоматизированы действия по получению, сбору и представлению информации о

состоянии отдельных технологических переменных объекта и по дистанционному

осуществлению на него управляющих воздействий, т. е. два основных

функциональных элемента системы управления. Оставался неавтоматизированным

третий элемент—принятие решений, без которого эффективное управление любым

объектом невозможно: располагая информацией об управляемом объекте, нужно

ее использовать для проведения требуемых вычислений, на основании которых

необходимо

принять решение и осуществить управление технологическим процессом.

Значительным подспорьем в решении этой задачи для человека-оператора

служили автоматические регуляторы; они освобождали его от необходимости

ежеминутно принимать решения по управлению большим количеством

стабилизируемых технологических переменных. Однако управление процессом в

целом оставалось за оператором: практически трудно осуществить правильное

автоматическое взаимодействие большого числа регуляторов, обеспечивающих

раздельное регулирование параметрами в каждом контуре (участке) процесса,

т.е. создать взаимосвязанную систему автоматического управления процессом

как единым целым. По-прежнему оператор должен был принимать решения по

управлению. относящиеся к взаимодействию многих контуров. Для этого он по

показаниям измерительных приборов интуитивно производил необходимые оценки

и вычисления, принимал решения и осуществлял управляющие воздействия.

Однако по мере усложнения процессов даже самые квалифицированные операторы

перестали удовлетворительно справляться с этими задачами.

Чтобы яснее представить себе всю трудность стоящих перед каждым

оператором задач, следует учесть, что при управлении современным

промышленным объектом к нему надо подходить как к единому целому, а не как

к набору различных независимых элементов. Необходимо весь производственный

процесс вести в некотором оптимальном режиме, при котором может быть

получен надлежащий эффект управления. Важно также отметить, что системы

управления, используемые в настоящее время в промышленности, часто

принадлежат к так называемым большим системам, т. е. характеризуются

участием значительного числа людей, разнообразных машин и аппаратов,

наличием связанных между собой достаточно сложных подсистем, обладающих

своими частными целями и критериями и, наконец, наличием развитой иерархии

уровней управления: агрегат—производство—предприятие.

Анализ подобных промышленных объектов и систем управления показывает,

что для них характерны следующие тенденции:

. практически во всех отраслях промышленности наблюдается неуклонное

возрастание единичной производительности агрегатов; так, за последнее

десятилетие мощность создаваемых энергоблоков тепловых электростанций

последовательно повышалась до 300, 500 и 800 МВт, а в последнее время

превзошла 1 млн. кВт;

. аналогичная картина укрупнения объектов наблюдается на предприятиях

нефтеперерабатывающей, металлургической и других отраслей

промышленности; как следствие увеличиваются важность и технико-

экономическая результативность управления технологическими объектами;

. соответственно интенсивно возрастает необходимая «мощность» применяемых

систем контроля и управления; иллюстрацией этой тенденции может служить

рис. B.I, на котором показаны кривые изменения числа точек измерения и

числа управляющих воздействий на объектах тепловых электростанций за

последние 20 лет (по данным 12 зарубежных электростанций); если 6 1965

г. число измеряемых сигналов не превышало в среднем 500, то в 1975 г.

оно уже приближалось к 3000; число управляющих сигналов за этот же

период времени возросло с 500 до 2000; эти цифры наглядно показывают

изменение масштабов управления крупными технологическим объектами;

. в последнее время коренным образом изменяются взгляды на значение

энергетических ресурсов, экономию топлива, роль человека в производстве

и на защиту окружающей среды; в результате происходит существенное

повышение требований к качеству ведения технологических процессов;

. по мере повышения степени автоматизации производства происходит

естественный процесс вовлечения все новых и 'новых агрегатов и участков

в сферу действия централизованного управления.

Этот процесс диктуется экономическими соображениями: оптимизация работы

отдельного агрегата или отдельной установки не гарантирует максимального

экономического эффекта для производства в целом; оптимум для него чаще

всего достигается при некотором компромиссе между частными критериями

оптимизации. В результате этого растет, однако, степень взаимосвязанности

отдельных агрегатов и усложняются алгоритмы управления объектом в целом;

Страницы: 1, 2, 3, 4