Министерство образования и науки Российской Федерации
Российский государственный университет нефти и газа им. И.М. Губкина
Факультет автоматики и вычислительной техники
Кафедра автоматизации технологических процессов
Лекции по дисциплине:
«Автоматизация производственных процессов»
Лектор: доцент Шарова И.Я.
Москва 2012
Автоматизация производственных процессов.
Лекция №1
Литература:
1. Андреев А.П. «Автоматизация процессов добычи и подготовки нефти и газа», 2008 г.
УДК 658.52.011-56
2. Андреев А.П. «Технологические средства систем управления технологическими процессами нефтяной и газовой промышленности».
3. Андреев А.П. «Программные средства систем управления технологическими процессами нефтяной и газовой промышленности».
Иерархия уровней АСУ ТП.
Под технологическим объектом управления (ТОУ) можно понимать какой-то технологический аппарат какой-то технологический объект.
Управление – целенаправленное воздействие на ТОУ, которое обеспечивает его функционирование в нужном режиме и оценивается величиной критерия управления. Может иметь экономическую или технологическую природу.
Регулирование – частный случай управления, стабилизация технологического параметра (поддержание параметра на заданном оперативном значении).
Первое, что нужно сделать для оптимизации производства – получить информацию о технологических параметрах. В качестве технологических параметров может выступать температура (t), давление (P), расход (F), уровень (L), какой-либо показатель качества (Q).
Необходимо вычислить управляющее воздействие и оптимальный технологический процесс. Затем все это необходимо реализовать на специальных технических устройствах. Для автоматизации используется три уровня управления.
Локальные системы решают задачу стабилизации технологического параметра или поддержания параметра на заданном значении, которое задается технологом-оператором (например, Т = Т0, где Т – текущее значение параметра, Т0 – заданное значение). Средствами стабилизации являются программируемые логические контроллеры (ПЛК) и автоматические регуляторы. В локальных системах работают автоматические системы управления.
Уровень 2. Автоматизированные системы управления технологическими параметрами (АСУТП).
На этом уровне решаются оптимизационные задачи, при решении которых широко используется математический аппарат и вычислительная техника.
Автоматизированная система – присутствие человека обязательно.
Автоматическая система – все решает контроллер.
Автоматизированная система управления предприятием (АСУП)
Здесь решаются чисто экономические задачи, используется вычислительная техника.
В настоящее время строятся системы с использованием АСУТП и основная система – это система SCADA. SCADA система – это система сбора данных и супервизорного управления. Система SCADA – многоуровневая система.
На верхнем уровне есть главный центр управления. Он получает информацию об удаленных технологических объектах управления и обеспечивает оператору графический материал, выдает данные об изменениях в технологическом процессе, а так же сохраняет информацию обо всех изменениях технологического процесса. В сложных системах используется региональный центр управления. Он получает информацию из локальной системы и передает в главный центр управления.
Локальные системы.
В локальных системах работают системы автоматического регулирования, а, кроме того, системы логического управления
Структурная схема объекта регулирования.
ОР
X – вход объекта;
Y – регулируемый параметр (параметр, который необходимо стабилизировать);
Z – внешнее воздействие, влияющее на Y;
Y
X
Разомкнутые системы регулирования:
Yо
АУ
ОР
Y
Z
X
Замкнутые системы регулирования:
Yо
АУ
ОР
Y сравнивается с заданным значением Yо.
Лекция №2.
Классификация систем регулирования.
Системы автоматического регулирования могут работать по нескольким принципам регулирования:
· по принципу регулирования по отклонению;
· принцип регулирования по возмущению;
· комбинированный принцип.
1.
Z
САР по отклонению:
ОР
ПЛК
Y
X
Yо
Для того, чтобы система работала, нужно, чтобы было отклонение Y от Yо. ПЛК вырабатывает X независимо от количества отклонений.
2.
Z1
Zn
Z2
САР по возмущению:
ПЛК
ОР
X
Zр
Y
ПЛК снимает основное возмущение Z1. Более быстрое устройство.