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
