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 произ¬водства характеризуется перехо-дом к использованию пе¬редовой технологии, стремлением добиться предельно высоких эксплуатационных характеристик как действу¬ющего, так проектируемого оборудования, необходи¬мостью свести к минимуму любые производственные по¬тери. Все это возможно только при условии существен¬ного повышения качества управления промышленными объектами, в том числе путем широкого применения АСУ ТП.

Технико-экономическими предпосылками создания АСУ ТП являются прежде всего рост масштабов произ¬водства, увеличение единичной мощности оборудования, усложне-ние производственных процессов, использование форсированных режимов (повышенные давления, темпе¬ратуры, скорости реакций), появление установок и це¬лых производств, функционирующих в критических ре¬жимах, усиление и усложнение связей между от-дельны¬ми звеньями технологического процесса. В последнее время в развитии многих от-раслей промышленности по¬явились новые факторы, связанные не только с повыше¬нием требований к количеству и качеству выпускаемой продукции, но и с напряженностью в области трудовых ресурсов. Рост производительности труда, в том числе пу¬тем его авто-матизации, становится практически единст¬венным источником расширения производства. Указан¬ные обстоятельства предъявляют новые требования к масштабам использования и к техническому уровню АСУ ТП, к обеспечению их надежности, точности, быстро¬действия, экономичности, т. е. к эффективности их функционирования.

Еще одной важной предпосылкой применения АСУ ТП в промышленности является необходимость ре¬ализации значительных потенциальных производствен¬ных резервов. Заметим, что техническая база производства в большинстве отраслей промышленности достигла к настоящему времени такого уровня развития, при ко¬тором эффективность про-изводственного процесса са¬мым непосредственным и существенным образом зави¬сит от качества управления технологией и организации производства. Поэтому на первый план выдвигается за¬дача оптимального управления технологическими процессами, решить ко-торую без развитой АСУ ТП в большинстве случаев невозможно.

Однако следует иметь в виду, что создание АСУ ТП является сложной научно-технической и организацион¬но-экономической проблемой, решение которой требует зна-чительных и все возрастающих трудовых, матери¬альных и финансовых ресурсов. Вслед-ствие этого в ка¬честве первоочередных выступают задачи наиболее эффективного ис-пользования капитальных вложений, правильного выбора направлений, установления очеред¬ности и рациональных объемов работ по созданию и применению АСУ ТП. При их решении немаловажную роль играют обоснование, определение и анализ техни¬ческой рациональности и экономической эффективности автоматизированных систем управле-ния на основе еди¬ных и научно обоснованных методических принципов.

Закономерность появления и отличительные призна¬ки АСУ ТП станут более понят-ными, если рассмотреть хотя бы вкратце в историческом аспекте возникновение и разви-тие систем автоматизации промышленных объек¬тов. Она прошла через несколько качест-венно различ¬ных этапов. Как правило, переход к каждому из них был связан с появлени-ем новых технических средств. В свою очередь эти средства разрабатывались в ответ на непре¬рывно растущие требования практики управления, обус¬ловленные усложнением процессов производства и ограниченностью возможностей человека как их непо¬средственного участника.

Задача управления технологическими процессами возникла одновременно с появлени-ем материального производства, т. е. процессов целенаправленного преоб¬разования мате-рии или энергии. Первоначально всю эту задачу решал человек, который, подавая опре-деленные количества материала и энергии, одновременно «на глаз» оценивал ход процес-са, при необходимости корректировал его и устанавливал момент завершения преобразо-вания.

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 даль¬нейшего развития. Поэтому первыми помощниками человека стали различные кон-трольно-измерительные устройства.

На заре автоматизации человек вел технологический процесс, находясь возле местных контрольно-измери¬тельных приборов, установленных непосредственно на оборудовании и работающих в прямом контакте с ма¬териальными потоками. Эти средства давали ему воз¬можность более точно и, главное, объективно оценивать работу технологического объ-екта и, следовательно, улучшать его использование.

Дальнейший рост мощностей и размеров оборудова¬ния заставил задуматься о том, как освободить рабоче¬го от утомительной задачи: все время находясь у работающих машин и аппаратов, следить за показа¬ниями приборов и вручную осуществлять необходимые под-стройки и переключения. В этой связи важным тех¬ническим достижением явилось созда-ние измерительных, регулирующих и исполнительных устройств с внешним источником энергии, в том числе исполнительных ме¬ханизмов с пневматическим и электрическим приводом. Это позволило организовать посты контроля и дистанци¬онного управления и широко применить автоматические регуляторы. В результате значительно улучшились усло¬вия работы обслуживающего персонала: уменьшилась физическая нагрузка, более удобным стало рабочее место, благоприятнее стала и внешняя среда.

С освоением контрольно-измерительных и управляю¬щих устройств с унифицирован-ным выходным сигналом появилась возможность объединять местные посты в централь-ные щиты управления. Были разработаны и стали широко применяться так называемые мнемосхе¬мы, на которых в изображение технологической схемы объекта встраивались приборы сигнализации и индика¬ции. Применение мнемосхем значительно улучшило ус-ловия работы оператора. В связи с унификацией сиг¬налов открылись новые пути для раз-вития техники автоматизации, что привело к появлению агрегатных комплексов техниче-ских средств, а также центральных пунктов управления.

С введением унифицированных измерительных и управляющих сигналов, передавае-мых на расстояние, пе¬реработка информации была территориально отделена от техноло-гического процесса. Она сконцентрировалась в центральном пункте управления, где бы-ли установле¬ны соответствующие приборы: регуляторы, датчики, ключи управления, са-мописцы и т. д. Этих средств дли¬тельное время было вполне достаточно для выполнения алгоритмов контроля и управления, предлагаемых тео¬рией и удовлетворяющих запросам практики.

Таким образом, к концу рассматриваемого периода были достаточно полно автомати-зированы действия по получению, сбору и представлению информации о со¬стоянии от-дельных технологических переменных объекта и по дистанционному осуществлению на него управляю¬щих воздействий, т. е. два основных функциональных элемента системы управления. Оставался неавтоматизи¬рованным третий элемент—принятие решений, без ко¬торого эффективное управление любым объектом невозможно: располагая информаци-ей об управляемом объекте, нужно ее использовать для проведения требу¬емых вычисле-ний, на основании которых необходимо

принять решение и осуществить управление технологи¬ческим процессом.

Значительным подспорьем в решении этой задачи для человека-оператора служили ав-томатические регулято¬ры; они освобождали его от необходимости ежеминутно принимать решения по управлению большим количест¬вом стабилизируемых технологических пере-менных. Од¬нако управление процессом в целом оставалось за оператором: практически трудно осуществить правиль¬ное автоматическое взаимодействие большого числа ре¬гуляторов, 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 управле¬нию. относящиеся к взаимодействию многих контуров. Для этого он по показани-ям измерительных приборов интуитивно производил необходимые оценки и вычисле¬ния, 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 стоя¬щих перед каждым оператором за-дач, следует учесть, что при управлении современным промышленным объек¬том к нему надо подходить как к единому целому, а не как к набору различных независимых элемен-тов. Необходимо весь производственный процесс вести в некотором оптимальном режи-ме, при котором может быть получен надлежащий эффект управления. Важно также отме-тить, что системы управления, используемые в настоящее время в промышленности, часто принадле¬жат к так называемым большим системам, т. е. харак¬теризуются участием значи-тельного числа людей, разно¬образных машин и аппаратов, наличием связанных между со-бой достаточно сложных