Материал: АТП_лекции

2. Функции асутп

При создании АСУТП должны быть определены конкретные цели функционирования системы и ее назначение в общей структуре управления предприятием. Такими целями, например, могут быть: 1. экономия топлива, сырья, материалов и других производственных ресурсов;

2. обеспечение безопасности функционирования объекта;

3. повышение качества выходного продукта (изделия) или обеспечение заданных значений параметров выходных продуктов (изделий);

4. снижение затрат живого труда; достижение оптимальной загрузки (использования) оборудования;

5. оптимизация режимов работы технологического оборудования (в том числе, маршрутов обработки в дискретных производствах) и т.д.

Функция АСУТП — это совокупность действий системы, направленных на достижение частной цели управления. Совокупность действий системы представляет собой определенную и описанную в эксплуатационной документации последовательность операций и процедур, выполняемых частями системы. Следует отличать функции АСУТП в целом от функций, выполняемых всем комплексом технических средств системы или его отдельными устройствами.

Функции АСУТП подразделяются на управляющие, информационные и вспомогательные.

Управляющая функция АСУТП — это функция, результатом которой являются выработка и реализация управляющих воздействий на технологический объект управления. К управляющим функциям АСУТП относятся:

1. регулирование (стабилизация) отдельных технологических переменных;

2. однотактное логическое управление операциями или аппаратами;

3. программное логическое управление группой оборудования;

4. оптимальное управление установившимися или переходными технологическими режимами или отдельными участками процесса;

5. адаптивное управление объектом в целом (например, самонастраивающимся

комплексноавтоматизированным участком станков с числовым программным управлением).

Информационная функция АСУТП — это функция системы, содержанием которой являются сбор, обработка и представление информация о состоянии АТК оперативному персоналу или передача этой информации для последующей обработки. К информационным функциям АСУТП относятся:

• S централизованный контроль и измерение технологических параметров;

• / косвенное измерение (вычисление) параметров процесса (техникоэкономических показателей,

внутренних переменных);

формирование и выдача данных оперативному персоналу АСУТП или (АТК); подготовка и передача информации в смежные системы управления;

обобщенная оценка и прогноз состояния АТК и его оборудования.

Отличительная особенность управляющих и информационных функций АСУТП их направленность на конкретного потребителя (объект управления, оперативный персонал, смежные системы управления). Вспомогательные функции АСУТП это функции, обеспечивающие решение внутрисистемных задач.

Вспомогательные функции не имеют потребителя вне системы и обеспечивают функционирование АСУТП (функционирование технических средств системы, контроль за их состоянием, хранением информации и т.п.).

В зависимости от степени участия людей в выполнении функций системы различаются два режима реализации функций: автоматизированный и автоматический.

Автоматизированный режим реализации управляющих функций характеризуется участием человека в выработке (принятии) решений и (или) их реализации. При этом возможны следующие варианты:

• ручной режим, при котором комплекс технических средств представляет оперативному персоналу контрольно-измерительную информацию о состоянии ТОУ, а выбор и осуществление управляющих воздействий производит человек-оператор;

• режим «советчика», при котором комплекс технических средств вырабатывает рекомендации по управлению, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом;

• диалоговый режим, при котором оперативный персонал имеет возможность корректировать постановку и условия задачи, решаемой комплексом технических средств системы при выработке рекомендаций по управлению объектом.

Автоматический режим реализации управляющих функций предусматривает автоматическую выработку и реализацию управляющих воздействий. При этом различаются:

• режим косвенного управления, когда средства вычислительной техники автоматически изменяют уставки и (или) параметры настройки локальных систем автоматического управления (регулирования);

• режим прямого (непосредственного) цифрового (или аналого-цифрового) управления, когда управляющее вычислительное устройство формирует воздействие на исполнительные механизмы.

Автоматизированный режим реализации АСУТП информационных функций АСУТП предусматривает участие людей в операциях по получению и обработке информации.

В автоматическом режиме все необходимые процедуры обработки информации реализуются без участия человека.

АСУТП представляют собой системы управления, качественно отличные от систем автоматического регулирования (САР), предназначенных для стабилизации режимов процессов и агрегатов.

На рис. 1 приведены структуры САР и АСУТП. Системы автоматического регулирования, как правило, представляют собой замкнутые системы управления, функционирующие без участия человека.

Промышленные системы автоматизации

Системы автоматического регулирования (сар)

Автоматизированные системы управления (асу)

I

Возмущения

Возмущения

> Объект

Регулирующее

воздействие

■Э Объект

Регулирующее устройство

ТЗадание

Регулируемая величина

| Регулирующее

| САР

устройство

Средства обработки информации £

Оптимальная отработка задания 1 н

Показатель качества процесса регулирования

Цель функционирования системы Критерий качества функционирования

J'

У Оптимальный режим работы объекта

Л Показатель эффективности работы объекта } .

программы, транслирующие программы, библиотеки стандартных программ и др.).

Выбор алгоритма и параметров д управляющего устройства '<

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 заводамизготовителям 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 техникоэкономической 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:

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

2) эксплуатационный персонал АСУТП, обеспечивающий правильность функционирования комплекса технических средств АСУТП.

Ремонтный персонал в состав оперативного персонала АСУТП не входит. Создание АСУТП допускается осуществлять по подсистемам.

Подсистема АСУТП — это часть системы, выделенная по функциональному или структурному признаку. Функциональный признак позволяет делить систему, например, на управляющую и информационную подсистемы или ряд подсистем в соответствии с целями.

Структурный признак позволяет делить АСУТП на подсистемы, обеспечивающие управление частью объекта или соответствующие самостоятельным частям комплекса технических средств и т.д.

4. Общие технические требования

К АСУТП в целом предъявляются следующие основные требования. Она должна:

• осуществлять управление ТОУ в целом в темпе протекания технологического процесса и в выработке и реализации решений по управлению должны участвовать средства вычислительной техники и человек-оператор;

• обеспечивать управление ТОУ в соответствии с принятыми критериями эффективности функционирования АТК (критериями управления АСУТП);

• выполнять все возложенные на нее функции с заданными характеристиками и показателями качества управления;

• обладать требуемым уровнем надежности;

• обеспечивать возможность взаимосвязанного функционирования с системами управления смежных уровней иерархии и другими АСУТП;

• отвечать эргономическим требованиям, предъявляемым к системам, в частности к способам и

форме представления информации оператору, к размещению технических средств и т.д.;

• обладать требуемыми метрологическими характеристиками измерительных каналов;

• допускать возможность модернизации и развития в пределах, предусмотренных техническим заданием (ТЗ) на создание АСУТП;

• нормально функционировать в условиях, указанных в ТЗ на систему;

• обеспечивать заданный средний срок службы с учетом проведения восстановительных работ, указанных в технической документации на основные составные части АСУТП.

4. Классификация асутп

При планировании, проведении и обобщении разработок АСУТП следует иметь в виду, что эти системы весьма разнообразны. Для решения ряда научных, технических и организационных вопросов необходимо пользоваться общей классификацией АСУТП, т.е. правилами разбиения всего множества этих систем на такие подмножества (классификационные группы), в пределах которых все входящие в них АСУТП одинаковы, близки или похожи в том или ином отношении.

АСУТП как объекты классификации характеризуются многими существенными факторами и показателями, каждый из которых может выступать в роли классификационного признака. Поэтому общая классификация АСУТП состоит из ряда частных классификаций, проводимых по одному из таких признаков.

В зависимости от поставленных целей необходимо пользоваться различными классификационными признаками или их разными сочетаниями. Приводимая ниже классификация АСУТП может использоваться в основном с целями:

J выбора систем аналогов на ранних этапах разработки АСУТП;

•/ оценки необходимых ресурсов при укрупненном планировании работ по созданию АСУШ;

S определения качества (научно-технического уровня) АСУТП;

• / определения капиталоемкости АСУТП в условных единицах. К основным

классификационным признакам АСУТП относятся:

S уровень, занимаемый ТОУ и АСУТП в структуре предприятия;

• / характер протекания технологического процесса во времени;

• / показатель условной информационной мощности;

• / уровень функциональной надежности АСУШ;

S тип функционирования АСУТП.

Классификации по каждому из указанных признаков (а также по любым их сочетаниям) могут рассматриваться и использоваться как независимые: конкретному индексу одного (или нескольких) признака могут соответствовать любые индексы других признаков.

По уровню, занимаемому в структуре предприятия, АСУТП классифицируется в соответствии с табл.1.

Таблица 1 Классификация АСУТП по уровню, занимаемому в организационно-производственной иерархии

Класс АСУТП	Кодовый индекс	ТОУ
АСУТП нижнего уровня	1	Технологические агрегаты, установки, участки
АСУТП верхнего уровня	2	Группы установок, цехи, производства; не включают АСУТП нижнего уровня
АСУТП многоуровневые	3	То же, что в классе 2, но включая АСУТП нижнего уровня