Глава 10. автоматизированные системы управления технологическими процессами (асу тп)

10.1. Назначение и общая характеристика АСУТП

Развитие строительства новых и модернизация дей­ствующих систем ВиВ потребовали создания гораздо более совер­шенных систем управления, чем рассмотренные выше локальные АСР, функции которых ограничиваются автоматизированным контролем, противоаварийной защитой и регулированием (стаби­лизацией или изменением по заданной программе) основных тех­нологических параметров. Эти новые системы, как уже отмечалось в первой главе, получили название автоматизированных систем управления (АСУ ТП). Их создание стало возможным благодаря внедрению в практику ВиВ современных ЭВМ, обладающих боль­шими вычислительными ресурсами, высокой надежностью и по­зволяющих использовать их для управления технологическими процессами в «реальном» времени, т.е. в едином темпе с разви­тием управляемого процесса.

Совокупность технологического оборудования и реализуемого на нем технологического процесса является технологическим объ­ектом управления(ТОУ).

Человекомашинную систему, обеспечивающую автоматизи­рованный сбор и обработку информации, необходимой для управ­ления, называют автоматизированной системой управления(АСУ). Таким образом, АСУ ТП — это АСУ для выработки и реализации управляющих воздействий на ТОУ в соответствии с принятым критерием управления — показателем, характеризующим каче­ство работы ТОУ и принимающим определенные значения в за­висимости от управляющих воздействий. Совокупность совместно функционирующих ТОУ и АСУ ТП образует автоматизированный технологический комплекс(АТК).

АСУ ТП отличается от АСР более совершенной организацией потоков информации; практически полной автоматизацией про­цессов получения и обработки информации; возможностью ак­тивного диалогапоперативного персонала с управляющими вы­числительными машинами (УВМ) в процессе управления для вы­работки наиболее эффективных решений; более высокой степенью

автоматизации функций управления, включая пуск и останов оборудования.

От систем автоматизированного управления цехами и водообрабатывающими станциями, являющимися высшей ступенью автоматизации, АСУ ТП отличается значительной степенью участия человека в процессе управления. По мере технического совершенствования систем ВиВ и развития АСУ ТП эти различия уменьшаются. В настоящее время в системах ВиВ переход к более полной автоматизации тормозится несовершенством технологи­ческих процессов (наличием немеханизированных технологиче­ских операций, низкой надежностью оборудования и т.д.), недо­статочной надежностью средств автоматизации и вычислительной техники, трудностями математического описания задач, решае­мых человеком в АСУ ТП, и другими причинами. Для систем ВиВ к настоящему времени сформированы основные представления об АСУ ТП, их функциях и принципах построения; созданы до­кументы, регламентирующие порядок их разработки, внедрения и эксплуатации. Каждая АСУ ТП водообработки характеризуется целью управления, функциональной, технической и организаци­онной структурами. При построении этих систем необходимо со­четание цели их функционирования (задаваемой критерием управления) и множества взаимосвязанных функций, достаточ­ного для достижения главной цели.

Глобальная цель управленияТОУ с помощью АСУ ТП состоит в поддержании экстремального (максимального или минималь­ного) значения критерия управления при выполнении всех условий, определяющих множество допустимых значений управляющего воздействия. Прямое решение такой задачи управления возможно лишь для относительно простых систем ВиВ. В большинстве же случаев необходимо проводить декомпозицию (разбиение) гло­бальной цели управления на ряд частных целей, для достижения которых ограничиваются решением более простых задач меньшей размерности.

Функцией АСУ ТПназывают действия системы, направленные на достижение одной из частных целей управления, которые, как и реализующие их функции, находятся в определенном соподчи­нении, образуя функциональную структуру АСУ ТП. Элементами этой структуры являются отдельные функции, связи между кото­рыми указывают порядок их выполнения. Функции АСУ ТП де­лятся на информационные, управляющие и вспомогательные.

Информационные функции- это функции, цель которых состоит в сборе, преобразовании и хранении информации о состоянии ТОУ,

представлении этой информации оперативному персоналу или передачи ее для последующей обработки. Основными информаци­онными функциями являются: первичная обработка информации о текущем состоянии ТОУ; обнаружение отклонений технологи­ческих параметров и показателей состояния оборудования от ус­тановленных значений; расчет значений неизмеряемых величин (косвенные измерения, расчет ТЭП, прогнозирование и т.д.); оперативное отображение и регистрация информации; обмен ин-

формацией с оперативным персоналом; обмен информацией со смежными и вышестоящими АСУ.

Управляющие функции— это функции, задачей которых явля­ется поддержание экстремального значения критерия управления в условиях изменяющейся производственной ситуации. Они де­лятся на две группы: первые служат для определения оптималь­ных управляющих воздействий, при которых поддерживается оп­тимальный (или близкий к нему, т.е. рациональный) режим ра­боты ТОУ; ко второй группе относятся функции, обеспечивающие реализацию этого режима путем формирования управляющих воз­действий на ТОУ. Управляющие функции второй группы соот­ветствуют традиционным функциям, рассмотренным в предыдущих главах, АСР-стабилизации, программному регулированию и про­граммно-логическому управлению технологическими процессами.

Вспомогательные функции— это функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

Типовая функциональная структура АСУ ТП для систем ВиВ с непрерывными технологическими процессами представлена на рис. 113. Систему управления считают принадлежащей к классу АСУ ТП, если с ее помощью реализуются как минимум функции 1, 2, 4-1. Для реализации этих функций АСУ ТП необходимы ее техническое, программное, информационное и организационное обеспечение, а также обслуживающий персонал.