Состав АСУТП.

Для выполнения функций АСУТП необходимо взаимодействие следующих ее составных частей:

• технического обеспечения (ТО);

• программного обеспечения (ПО);

• информационного обеспечения (ИО);

• организационного обеспечения (ОО);

• оперативного персонала (ОП).

Техническое обеспечение АСУТП представляет собой полную совокупность технических средств, достаточную для функционирования АСУТП и реализации системой всех ее функций.

В состав комплекса технических средств (КТС АСУТП) входят вычислительные и управляющие устройства; средства получения (датчики), преобразования, хранения, отображения и регистрации информации (сигналов); устройства передачи сигналов и исполнительные устройства.

Программное обеспечение АСУТП — совокупность программ, необходимая для реализации функций АСУТП, заданного функционирования комплекса технических средств АСУТП и предполагаемого развития системы.

Программное обеспечение АСУТП подразделяется на общее ПО и специальное программное обеспечение. Общее программное обеспечение АСУТП поставляется в комплекте со средствами вычислительной техники. К общему программному обеспечению АСУТП относятся необходимые в процессе функционирования и развития системы программы, программы для автоматизации разработки программ, компоновки программного обеспечения, организации функционирования вычислительного комплекса и другие служебные и стандартные программы (организующие программы, транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и др.).

Специальное программное обеспечение АСУТП разрабатывается или заимствуется из соответствующих фондов при создании конкретной системы и включает программы реализации основных (управляющих и информационных) и вспомогательных (обеспечение заданного функционирования КТС системы, проверка правильности ввода информации, контроль за работой КТС системы и т. п.) функций АСУТП.

Специальное программное обеспечение АСУТП разрабатывается на базе и с использованием программ общего программного обеспечения. Программы специального программного обеспечения, имеющие перспективу многократного использования, после промышленной проверки могут передаваться в соответствующие фонды или заводам!изготовителям вычислительной техники для включения их в состав общего программного обеспечения.

Информационное обеспечение АСУТП включает:

• информацию, характеризующую состояние автоматизированного технологического комплекса;

• системы классификации и кодирования технологической и технико!экономической информации;

• массивы данных и документов, необходимых для выполнения всех функций АСУТП, в том числе нормативно!справочную информацию.

Организационное обеспечение АСУТП представляет собой совокупность описаний функциональной, технической и организационной структур, инструкций и регламентов для оперативного персонала АСУТП, обеспечивающее заданное функционирование оперативного персонала в составе АТК.

В состав оперативного персонала АСУТП входят:

• технологи ! операторы, осуществляющие контроль за работой и управление ТОУ с использованием информации и рекомендаций по рациональному управлению, выработанных комплексом технических средств АСУТП;

• эксплуатационный персонал АСУТП, обеспечивающий правильность функционирования комплекса технических средств АСУТП.

Ремонтный персонал в состав оперативного персонала АСУТП не входит.

3. Основні принципи побудови систем керування.

Дія яку отримує об’єкт від зовнішнього середовища, що спричиняє небажанні відхилення керованих величин називають збуренням. Так, збурення, які діють на автомобіль в процесі руху і призводять до небажаного відхилення від вибраного шляху, зміни швидкості є всякого роду нерівності дороги, пориви вітру і таке інше.

Зміна керованих величин у відповідності з метою керування (зокрема, підтримування на незмінному рівні) здійснюється подачею на об’єкт спеціально організованих керованих дій.

2) управління, яке здійснюється без втручання людини називають автоматичним, а технічним пристроєм, який виконує в цьому випадку керування – автоматичним керуючим пристроєм (АКП); об’єкт керування і керуючий пристрій взаємодіючи між собою утворюють систему автоматичного керування (САК).

В процесі роботи АКП отримує інформацію: про мету керування, біжучий стан об’єкту і середовище його функціонування і у відповідності до неї формує керуючу дію на об’єкт, щоб була досягнута мета керування.

Любу систему управління в найбільш загальному вигляді зображують двома основними елементами: об’єкт керування (ОК) і керуючий пристрій (КП).

Найпростіша функціональна структурна схема системи керування (СК) наведена на рисунку

Розімкнута система

Зі зворотнім зв’язком

Рис.

Тут КП отримує інформацію про мету керування у вигляді змінного часі сигналу завдання , в подальшому він формує керуючу дію на об’єкт ОК таким чином, щоб керована величина змінювалася у відповідності до зміни , тобто щоб досягалась мета керування .

Очевидно, що така система керування може реально функціонувати тільки тоді, коли між величиною , яка змінюється і параметром , що викликає таку зміну в об’єкті є однозначна відповідність. Ця відповідність відображається у математичній моделі об’єкту, яка є наперед відома і може бути використана для визначення алгоритму функціонування КП. Алгоритм визначає як необхідно змінювати керуючу дію в залежності від зміни для того щоб була досягнута мета керування.

Інформацію про математичну модель об’єкту, яка використовується для проектування алгоритму функціонування КП називають апріорною інформацією про об’єкт керування. Практично розглянута структура системи керування може функціонувати тільки при виконанні таких твердих умов: на ОК не діють будь-які збурення; математична модель об’єкту відома для любого моменту часу з високою точністю; алгоритм керування може бути здійснений в КП з високою точністю. Порушення хоча би одної з цих умов призведе до появи не контролюючого довільного відхилення керованої величини від бажаного значення. Слід зауважити, що це відхилення з часом може бути досить значним.

В такому випадку в структуру системи керування вводять додатковий канал, по якому КП отримує інформацію про дійсне значення керованої величини в кожний момент часу.

Схеми САР

Системи керування класифікують:

1. системи стабілізації – призначені для підтримання із заданою точністю значень керуючої величини

2. системи програмного керування – забезпечують зміну задаючого впливу керуючого параметра за заданою програмою у часі

– програма, що наперед відома задана в часі функція.

3. слідкуючі системи – вирішують завдання зміни керуючого параметру у відповідності з наперед невідомою функцією часу, яка визначається задаючим впливом .

4. системи адаптивного керування базуються на принципі адаптації, який забезпечує накопичення і миттєве використання поточної інформації для зміни параметрів структури системи і керуючих дій з метою знищення невизначеностей через недостатність апріорної інформації і оптимізації вибраного показника якості (на базі ЕОМ).

Це дозволяє КП при появі відхилення від заданого значення (незалежно від причини виникнення) здійснити додаткову зміну керуючої дії на об’єкт так, щоб відхилення відмінити. При цьому канал по якому інформація на виході з системи про зміну керованої системи надходить на вхід КП називають зворотнімзв’язком. На цій же схемі, окрім керуючої дії на об’єкт зображено збурюючу дію . Кількість збурень може бути невизначено великою, а серед них можуть бути і недоступні для контролю.

В системі із зворотнім зв’язком є замкнутий контур циркуляції сигналів. Такі системи називають замкнутими. Відповідно системи керування без зворотнього зв’язку – розімкнутими.

На практиці, особливо при керуванні технологічними процесами мають справи із замкнутими контурами.

В залежності від характеру зміни задаючого сигналу системи керування поділяються на чотири види:

1. стабілізації – коли задаюча дія не змінюється в часі.(автоматичне регулювання тиску повітря в ресивері)

2. програмне керування – задаюча дія є наперед відомою функцією часу.(регулювання температури сушильного агенту в камері)

3. залежне керування або слідкуючи – коли задаюча дія є невизначеною в майбутньому функцією часу, тобто такою функцією характер зміни якої в майбутньому неможна передбачити або можна передбачити із заданою ступінню імовірності.(в автомобілях системи рульового управління і тормозні є автоматизованими слідкуючими системами а не автоматичними).

4. адаптивне керування. Екстремальні або самонастроюючі САР – це системи, які підтримують екстремальне значення керуючого параметру в умовах зміни його в часі. В екстремум-регуляторах додатковим елементом є ЕОМ, яка виконує операції автоматичного пошуку. Екстремальні САР окрім звичайного керування відповідним параметром, виконують операцію автоматичного пошуку.(САР найвигіднішої швидкості літання ракет, літаків, що відповідає мінімальній витраті палива).

Керування називається неперервним, якщо в КП здійснюється зміна керуючої дії яка протікає в неперервній залежності від зміни задаючої дії і керованої величини (а також і від похідних і інтегралів від цих змін). У випадку дискретного керування керуюча дія приймає яке-небудь одне з множини можливих значень ( в граничному випадку – тільки одне з двох можливих) або формується в дискретні моменти часу.

Дискретне керування, зокрема, застосовується тоді, коли алгоритм керування має характер логічних умов; в цьому випадку його називають логічним. Логічне керування частіше всього використовується в пускових режимах об’єкту. Це тоді коли необхідно послідовно вводити в дію окремі двигуни, пристрої, механізми. При управлінні складними технологічними об’єктами використовують разом неперервне і дискретне керування.

Принципи керування:

1. По відхиленню від заданого параметра, системи із зворотнім зв’язком.

2. По збуренню (принцип компенсації збурень) – полягає в тому, що керуюча дія в системі виробляється залежно від результатів зміни збурення, яке діє на об’єкт. Системи не мають зворотніх зв’язків і є розімкнуті.

3. Комбінований принцип –поєднує в собі два попередні принципи. Системи мають високу швидкодію і точність.

4. Адаптивний принцип керування.(містять пристрої оцінки ходу протікання процесу і оцінки зовнішніх збурень, пристрій синтезу потрібних настроювань параметрів і видачі команд виконавчому механізму (рис.2)

рис.2Адаптивне керування