Технология и автоматизация производства РЭА

процесса.  Неопределенность может выражаться в следующем:

     - математическая модель  недостаточно  полно  описывает  процесс,

т.к. связывает лишь часть управляющих и управляемых переменных процес-

са;

     - математическая модель адекватна процессу лишь в узком интервале

изменения технологических параметров;

     - математическая  модель процесса слишком сложна для реализации в

составе АСУТП;

     - расчеты  по математической модели не могут быть выполнены в ре-

альном времени;

     - критерии  управления  носят качественный характер и существенно

изменяются в зависимости от большого числа внешних факторов.

     Неопределенность описаний может быть вынужденной, отражающей пло-

                                - 34 -

хую изученность сложного процесса,  так  и  преднамеренной,  вызванной

тем,  что  реализация  полной  и  адекватной модели требует применения

крупной дорогостоящей ЭВМ,  что в данном случае экономически не оправ-

дывается.

     3. ЭВМ в режиме супервизорного управления. АСУТП, функционирующая

в  режиме супервизорного управления,  представляет собой двухуровневую

иерархическую систему.  Нижний уровень,  непосредственно  связанный  с

процессом, образуют локальные регуляторы отдельных технологических па-

раметров. На верхнем уровне управления установлена ЭВМ, основной функ-

цией которой является определение оптимального технологического режима

и вычисление на его основе  значений  уставок  локальных  регуляторов.

Входной информацией для вычисления уставок являются значения некоторых

управляемых параметров, измеряемые датчиками регуляторов и контролиру-

емые  параметры состояния процесса,  измеряемые датчиками.  Оператор с

пульта управления имеет возможность вводить дополнительную информацию,

в  частности,  изменять ограничения на управляемые и управляющие пере-

менные,  уточнять критерий управления в зависимости от внешних  факто-

ров. Возможны два варианта реализации супервизорного управления: с ма-

тематической моделью и без нее.  Если имеются достаточно адекватная  и

простая  модель  процесса и критерий управления (целевая функция),  то

вычисление уставок регуляторов может быть организовано как решение за-

дачи  оптимального  управления.  В тех случаях,  когда из-за сложности

процесса не ставится задача оптимального управления,  управление можно

организовать  как процесс экспериментального поиска экстремума целевой

функции управления, когда оптимальный технологический режим ищется ме-

тодом проб и ошибок.  Супервизорный режим позволяет осуществлять авто-

матическое управление процессом.  Роль оператора сводится к наблюдению

за процессом и,  в случае необходимости, к корректировке цели управле-

ния и ограничений на переменные.

     4. ЭВМ в режиме непосредственного цифрового управления. В отличие

от супервизорного управления при непосредственном цифровом  управлении

управляющие воздействия рассчитываются ЭВМ и передаются непосредствен-

но на исполнительные органы.  Режим непосредственного цифрового управ-

ления  позволяет исключить локальные регуляторы с задаваемой уставкой.

Как в случае с супервизорным управлением, задача оператора заключается

в наблюдении за процессом и его корректировках в случае необходимости.

     5. Иерархические системы управления. Если одноуровневая структура

АСУТП не обеспечивает требуемого режима функционирования сложного тех-

нологического объекта,  то систему управления можно построить как мно-

гоуровневую  - в виде отдельных подсистем,  между которыми установлены

отношения соподчинения.  Каждая подсистема имеет ЭВМ, работающую в од-

ном из описанных выше режимов. Функции управления могут быть распреде-

лены между уровнями, например, следующим образом. Нижний (первый) уро-

вень управления непосредственно управляет технологическими операциями.

Второй уровень выполняет функции расчета и  оперативной  корректировки

режимов технологических операций.  Третий уровень управления представ-

ляет собой центральную управляющую подсистему, решающую задачи расчета

и  оперативной  корректировки технологического режима всего процесса в

целом.

     Рассмотренные пять  типов  структур  АСУТП  различаются  способом

включения  ЭВМ  в контур управления.  Три последних типа структур пол-

ностью исключают оператора из основного  контура  управления,  поэтому

системы, построенные на их основе, можно отнести к классу автоматичес-

ких.  Для сложных процессов  на  крупных  производственных  комплексах

строятся  системы  управления,  сочетающие описанные способы включения

ЭВМ в контур управления.  Такая система разделяется на подсистемы, для

каждой  из  которых  в  зависимости от возможностей ее математического

описания и экономически целесообразности выбрана определенная структу-

                                - 35 -

ра.  Комплекс подсистем можно реализовать либо на одной ЭВМ, разделяю-

щей время между подсистемами,  либо на нескольких ЭВМ, каждая из кото-

рых обслуживает соответствующую подсистему, либо на вычислительной се-

ти, состоящей из большого числа мини- или микро-ЭВМ.

     Важной составной частью АСУТП, во многом определяющей ее функцио-

нальные возможности, является математическое обеспечение (МО), которое

можно разделить на функциональное и общесистемное.  Функциональное ма-

тематическое обеспечение образуется  комплексом  программ,  непосредс-

твенно выполняющих функции управления данным процессом.  Общесистемное

МО в сочетании со специальными аппаратными средствами позволяет управ-

лять ресурсами ЭВМ, осуществлять общение оператора и ЭВМ, использовать

стандартные программы при решении функциональных задач,  выполнять ди-

агностирование элементов ЭВМ. В современной терминологии общесистемное

МО принято называть операционной системой (ОС).  Компонентами ОС явля-

ются  четыре  комплекса  программ:  управление ресурсами;  программные

средства общения оператора и ЭВМ; диагностические программы; стандарт-

ные программы.

     Управление ресурсами.  ЭВМ располагает ресурсами  четырех  видов:

временем  центрального  процессора,  памятью,  внешними устройствами и

программным обеспечением. Время центрального процессора распределяется

между функциональными программами путем переключения с одной программы

на другую,  которое выполняется либо по заранее составленному расписа-

нию,  либо без него. Расписание строится на основании требований к уп-

равлению технологическим процессом и представляет собой порядок и вре-

мя  выполнения  функциональных  программ.  Переключение без расписания

происходит под действием сигналов прерывания,  источниками которых мо-

гут  быть технологический процесс и оператор.  Получив сигнал прерыва-

ния,  ОС останавливает выполнение текущей программы, но таким образом,

чтобы  в  дальнейшем можно было вернуться к ее выполнению в том месте,

где она была прервана. Заметим, что расписание регламентирует лишь вы-

полнение функциональных программ,  причем оно может требовать одновре-

менного выполнения нескольких  программ,  что  можно  осуществить  при

мультипрограммировании и режиме разделения времени.

     Средства общения оператора и ЭВМ  (интерфейс  пользователя).  Для

общения оператора и ЭВМ разрабатывается специальный язык, состоящий из

ограниченного набора команд,  представляющих собой слова естественного

языка.  Команды вводятся через клавиатуру дисплея. Функциями программ-

ных средств общения являются перевод языка оператора на машинный язык,

интерпретация команды, а затем совместно с другими программами ОС пла-

нирование и реализация действий, требуемых данной командой.

     Диагностические программы.  Главная  цель диагностики - повышение

эксплуатационной надежности АСУТП за счет  быстрого  обнаружения  нор-

мального функционирования ЭВМ и отыскания отказавшего элемента.

     Стандартные программы.  Хотя каждая АСУТП имеет ряд специфических

черт и поэтому носит индивидуальный характер,  во многих из них требу-

ется проведение стандартных технических расчетов и операций над данны-

ми.  Поэтому  в составе ОС существует библиотека стандартных программ,

не предназначенных непосредственно для выполнения операций управления.

Она  используется программистами при создании функциональных и служеб-

ных программ АСУТП.

         1.10.4. Понятие автоматизированного технологического

                           комплекса (АТК)

     АТК предназначен для выпуска продукции в автоматизированном режи-

ме.  Основное его отличие от АСУТП состоит в том, что в АТК технологи-

ческое  оборудование и технические средства системы управления состав-

ляют единое целое,  они совместно разрабатываются  и  эксплуатируются,

                                - 36 -

друг без друга они работать не могут. Такой подход позволяет упростить

систему за счет лучшего взаимодействия ее частей и  повысить  качество

ее  работы.  В настоящее время АТК широко применяются в промышленности

при выпуске продукции, технология производства которой включает в себя

сложные физико-химические превращения или опасна для производственного

персонала.

        1.10.5. Понятие автоматизированной системы управления

                         предприятием (АСУП)

     АСУП предназначена для управления всей деятельностью  предприятия

в  автоматизированном  режиме.  Она включает в себя системы управления

технологическими  процессами,  запасами  сырьевых  материалов,  топли-

во-энергетических ресурсов, комплектующих изделий, полуфабрикатов, го-

товой продукции,  экономической деятельностью предприятия, автоматизи-

рованной подготовки документации предприятия и отчетных документов, то

есть АСУП включает в себя ряд  систем  автоматизации,  объединенных  в

единую сеть потоками информации. Такой подход позволяет сократить зат-

раты труда на передачу информации  (отчетов,  распоряжений,  планов  и

т.д.) между подразделениями предприятия,  сократить время их подготов-

ки, избежать многих ошибок, ввести в активный режим работы систему уп-

равления качеством на предприятии.

     В настоящее время АСУП получают широкое распространение на предп-

риятиях одновременно с внедрением локальных сетей на базе персональных

компьютеров.  Особенно широко этот подход к автоматизации используется

на предприятиях с большой номенклатурой выпускаемой продукции, большим

количеством связей с другими предприятиями.

        1.10.6. Понятие гибких автоматизированных производств

      (ГАП) и интегрированных производственных комплексов (ИПК)

     Гибкие автоматизированные производства -  это  качественно  более

совершенный этап в комплексной автоматизации производства. Это система

автоматизации, охватывающая все производство от проектирования изделий

и технологий до изготовления продукции и доставки ее потребителю.  Эта

тенденция ведет к  созданию  высокоавтоматизированных  цехов  и  заво-

дов-автоматов, где средства вычислительной техники применяются во всех

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12