Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

'Документ'
Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение Комбайновская основная общеобразовательная школа несколько лет работает над методической пробле...полностью>>
'Документ'
ЧАСТЬ 1Прослушайте текст и выполните задание С1 на отдельном листе или бланке. Сначала запишите номер задания, а затем текст сжатого изложения.У мурав...полностью>>
'Методические рекомендации'
Премия «Наше Подмосковье» была учреждена в 2013 году Губернатором Московской области А.Ю. Воробьевым с целью поддержки социальных инициатив жителей ре...полностью>>
'Расписание'
С. Технология создания адаптивных яблоневых садов, профессор Шидаков Р.С. 4 Технология проектирования многолетних плодовых насаждений, профессор Шидак...полностью>>

Главная > Документ

Сохрани ссылку в одной из сетей:
Информация о документе
Дата добавления:
Размер:
Доступные форматы для скачивания:

Системы управления технологическими процессами.

Вводная лекция.

Автоматизация производства является одной из основных составляющих ускорения научно-технического прогресса пищевой промышленности. Основой АСУ ТП пищевой технологии теперь являются функциональные возможности микропроцессорных систем управления, при создании которых ведущую роль занимают такие факторы, как использование принципов интеграции, распределенного управления, программных комплексов. При автоматизации производств пищевой промышленности объектом автоматизации является не отдельный технологический процесс или агрегат, а технологический комплекс (ТК) со сложными взаимосвязями между его подсистемами. Современные системы автоматизации пищевой промышленности на базе микропроцессорных средств обладают широкими функциональными возможностями, усовершенствованными техническими характеристиками, которые обеспечивают повышение надежности (живучести) автоматизированных систем управления пищевой промышленности, их быстродействие, оперативность управления, комфортность работы оператора.

Расширение функциональных возможностей современных микропроцессорных систем автоматизации пищевой промышленности связано с появлением значительного количества различных видов (систем) отображения технологической информации; использованием динамических мнемосхем; получением графиков изменения технологических параметров за любой промежуток времени; формированием предыстории развития процесса; архивированием с помощью таблиц, отчетных документов. Все это дает возможность повысить оперативность управления, максимально учитывая состояние производственной ситуации, что обуславливает рост показателей эффективности функционирования ТК. При создании систем автоматизации пищевой промышленности используют многоконтурные системы, в которых реализуются принципы компенсации возмущений, адаптации, совершенные структуры типа каскадных систем, систем автоматизации с дополнительными сигналами, а также других автоматизированных и автоматических систем управления.

1.Задача автоматизации комплекса по хранению и переработке зерна на сегодняшний день является довольно актуальной. Современные средства АСУ ТП зерноперерабатывающих предприятий позволяют значительно снизить потери при хранении и переработке зерна, сэкономить энергоресурсы зерноперерабатывающих предприятий, элеваторов, минимизировать влияние человеческого фактора, рисков возникновения аварийных ситуаций работы автоматизированных технологических комплексов по хранению и переработке зерна. Последние разработки в области АСУ ТП зерноперерабатывающей отрасли позволяют автоматически прогнозировать процесс самосогревания зерна, надежно, качественно в автоматическом режиме управлять потоками влажного и сухого зерна, процессом сушки, также системой формирования технологических маршрутов в пределах зерноперерабатывающего предприятия.

2.Достоинствами автоматизации отрасли производства пиво-безалкогольных напитков является высокий уровень, стабильное качество получаемого продукта. Соответственно, автоматизация особенно востребована теми отраслями, где необходима высокая точность соблюдения технологического регламента. В отрасли пивоварения, а также в винодельческом производстве таким направлением является, например, поддержание температуры брожения. Производство ликероводочных продуктов, благодаря автоматизированным системам, полностью избавляется проблемы стабильного, точного получения водно-спиртовой смеси необходимой крепости (то же самое относится к производству слабоалкогольных напитков, в рецептуру которых входит спирт). Довольно широко автоматизированные системы управления также применяются в технологических процессах дозирования в потоке точно заданного рецептом количества ингредиентов.

3.Внедрение АСУ на предприятиях хлебопекарной промышленности обеспечивает: рост производительности, а также эффективности работы предприятий отрасли хлебопродуктов (современная система автоматизации является решающим фактором высокой производительности работы предприятия);более интенсивное использование оборудования предприятий хлебопекарной промышленности; экономию электроэнергии, топлива основными технологическими линиями производства хлебопродуктов; повышение эффективности использования материальных ресурсов хлеб-заводами; высвобождение, перераспределение функций производственного и административно-управленческого персонала предприятий хлебопекарной промышленности; повышение достоверности информации, а также ее оперативности, что является важным аспектом при принятии обоснованных управленческих решений на предприятиях отрасли хлебопродуктов.

Параметры, характеризующие состояние технологического процесса.

Любой технологический процесс характеризуется целым набором технологических параметров, по которым и можно судить о состоянии технологического процесса.

К таким параметрам относятся: расход, температура, давление, концентрация, вязкость.

Для сбора информации (оценка параметров) предназначены первичные преобразователи - датчики. Датчики преобразуют измеряемый параметр в форму удобную и преобразования на вторичные приборы или преобразователи. Преобразователи и вторичные приборы представляют информацию в форме удобной и понятной для оператора.

Исполнительным устройством (клапаном) называется устройство в системе управления, непосредственно реализующее управляющее воздействие со стороны регулятора на объект управления путем механического перемещения регулирующего органа (РО) объекта.

Определённое количество параметров подлежит регистрации, регулированию, сигнализации, блокировке.

Параметры, подлежащие регистрации.

Регистрации подлежат все параметры, оговорённые в технологическом регламенте для регулирования, сигнализации, блокировки. Кроме этого регистрации подлежат все параметры необходимые для безопасного ведения технологического процесса.

Параметры для регулирования.

Регулированию подлежат наиболее важные параметры, оговоренные в технологическом регламенте, которые необходимо поддерживать на определённом заданном значении.

Параметры, подлежащие блокировке.

Это параметры, которые при превышении определённых значений, могут вызвать предаварийную или аварийную ситуацию, а также создать взрывоопасную или пожароопасную обстановку, грубое нарушение экологической обстановки. Блокировке также подлежат параметры, превышение нормы которых может вызвать выход из строя технологического оборудования.

Параметры для сигнализации.

Это параметры, которые необходимо контролировать и при отклонении их выше или ниже установленной нормы оповещать обслуживающий технологический персонал в виде звукового или светового или же обоих сигналов вместе.

В современном производстве большое значение имеет автоматическая сигнализация, которая является одним из звеньев связывающих диспетчера с производством. В комплекс автоматической сигнализации входят сигнальные лампы, приборы контроля и регистрации параметров. Виды сигнализации.

Автоматическая сигнализация ,по своему назначению, подразделяется на предупредительную, контрольную и аварийную.

Предупредительная сигнализация включается в тех случаях, когда значения контролируемых факторов достигают величины, при которой возникает необходимость вмешательства диспетчера или обслуживающего персонала либо в течении технологического процесса либо во время работы оборудования для обеспечения в дальнейшем нормальной работы участка отделения или всего завода.

Так в условиях хлебозавода предупредительная сигнализация оповещает диспетчера об отклонении температурных режимов в пекарных камерах от заданных значений, об опорожнении емкостей из которых мука поступает на производство и т.д.

Контрольная сигнализация применяется для проверки правильности произведённых операций по управлению поточными линиями и технологическим оборудованием, а также для контроля над состоянием оборудования в процессе работы.

Аварийная сигнализация оповещает диспетчера и обслуживающий персонал о выходе из строя машин и агрегатов или о возможности на том или ином участке аварии, которая может вызвать нарушение технологического процесса.

Аварийная сигнализация осуществляется световым и звуковым сигналами. При этом для звуковой сигнализации используется специальное устройство, например электрическая сирена или гудок, но их сигналы должны отличаться от предупредительного сигнала. К аварийной сигнализации относится зачастую и пожарная сигнализация.

Функции регистрации и регулирования обычно осуществляются локальными системами АСР, основанными на базе пневматической ветви приборов. После появления средств вычислительной техники, основанной на микропроцессорных системах, функцию сбора и обработки информации выполняют модули, входящие в УМК (управляющий микропроцессорный комплекс). УМК представляет собой средний уровень в иерархической структуре АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом).

АСУТП – это организационно-техническая система управления объектом в соответствии с принятым критерием (критериями) управления, в которых сбор и обработка необходимой информации осуществляется с применением средств вычислительной техники. Критерий управления в АСУТП это соотношение, характеризующее степень достижения целей управления (качество функционирования технологического объекта управления в целом).

Критерий обычно является технико-экономическим (себестоимость выходного продукта при заданном качестве), критерий может также быть техническим показателем.

Совокупность управляющих команд, подаваемых системой должна обеспечивать автоматической машине или автоматическому комплексу в автоматическом и наладочном режимах выполнение следующих основных функций : а) управление работой отдельных встроенных агрегатов для обеспечения им заданных перемещений скоростей; б) управление рабочим циклом линий или их участков из жестко сблокированных агрегатов для обеспечения заданной последовательности их работы; в) взаимная блокировка независимо работающих агрегатов для обеспечения заданного характера их действия; г) быстрое обнаружение места и характера возникающих отказов для максимального сокращения длительности их устранения; д) учёт количества выпускаемых деталей; е) сигнализация о ходе процесса обработки и качестве деталей.

Развитие средств автоматики и электроники и прежде всего программного управления позволяет выполнять эти функции на качественно более высоком уровне, а именно – управлять работой агрегатов с оптимизацией режимов их работы, адаптацией и самонастройкой режимов, придавая системам управления только функции исполнения разработанной программы, но в значительной степени и сам процесс программирования.

Элементы автоматизации процессов хлебопекарного производства.

Автоматизация производственных процессов хлебопекарных предприятий наиболее эффективна при выполнении следующих условий:

  1. полная механизация основных и вспомогательных операций;

  2. осуществление непрерывных технологических процессов;

  3. специализация поточных машин на выработку определённого сорта или ассортиментной группы изделий.

Основные понятия и определения.

Автоматическое устройство можно рассматривать, как группу взаимно связанных элементов, каждый из которых выполняет определённое преобразование сигналов, несущих информацию для контроля и управления.

В зависимости от выполняемых функций элементы систем автоматики можно разделить на следующие основные группы:

Воспринимающие элементы, или датчики, непосредственно измеряющие контролируемые параметры и преобразующие их значения в сигналы определённого вида, удобные для передачи последующим элементам системы.

Промежуточные элементы, или управляющие, воспринимающие сигналы от датчиков и выполняющие функции усиления, преобразования этих сигналов, распределения их по различным каналам для передачи последующим элементам системы. К промежуточным элементам относятся элементы сравнения, усилители реле, распределители, выпрямители, стабилизаторы и т.д.

Исполнительные элементы, выполняющие различные функции в зависимости от назначения системы автоматики. К исполнительным элементам относятся различные двигатели, измерительные приборы, сигнальные устройства.

Датчики систем автоматики различны по своему назначению и конструкции. В зависимости от ряда признаков датчики делятся на электрические , механические, радиоактивные, акустические, оптические, физико-химические и др.

Электрические датчики нашли наибольшее применение в автоматике благодаря удобству передачи информации с помощью тока и напряжения.

Механические датчики используются в основном как элементы, воспринимающие перемещения, т.к. во многих случаях преобразование контролируемых параметров в перемещения осуществляется сравнительно просто.

Действие оптических датчиков основано на явлении преломления или полного внутреннего отражения потока световых лучей контролируемым объектом.

Автоматическое регулирование – важнейшая составная часть автоматизации технологических процессов. Под ним подразумевают воздействие устройства или комплекса устройств на одну или несколько величин, которые характеризуют данный технологический процесс и называются параметрами процесса, с целью поддержания их на заранее

заданном значении или изменения по определённому закону.

Измерительные приборы.

Измерительным прибором называется устройство, предназначенное для сравнения измеряемой величины с единицей измерения.

По измеряемой величине измерительные приборы делятся на следующие группы:

а) приборы для измерения температуры;

б) приборы для измерения давления;

в) приборы для измерения количества и расхода;

г) приборы для измерения уровня жидкости и сыпучих материалов;

д) приборы для измерения физико-химических свойств вещества.

По способу отсчёта приборы подразделяются на следующие группы:

  1. Компарирующие, у которых при измерении производится сравнение измеряемой величины с мерами или образцами.

  2. Показывающие приборы, которые в момент измерения указывают значение измеряемой величины, определяемое визуально по отсчетным устройствам – шкалам с перемещающейся стрелкой ( или с движущимся циферблатом и неподвижной стрелкой).

  3. Самопишущие приборы (счётчики, интеграторы) показывают суммарное значение измеряемой величины за определённый период.

По условиям работы измерительные приборы делятся на стационарные и переносные.

Качество измерительного прибора определяется рядом его характеристик, важнейшими из которых являются: точность, чувствительность, постоянство и инерционность.

Точность измерительного прибора определяется степенью приближения показания прибора к действительному значению измеряемой величины. Для каждого прибора устанавливается наибольшее допустимое отклонение его показания от действительного значения измеряемой величины. Это отклонение называется допустимой погрешностью.

Важной характеристикой прибора является инерционность, которая характеризуется временем от момента изменения измеряемой величины до момента, когда это изменение фиксируется указателем прибора.

Постоянство измерительного прибора характеризуется степенью устойчивости его показаний при неизменных внешних условиях.

Порогом чувствительности прибора называется минимальное значение изменение измеряемой величины, вызывающее перемещение указателя.

Автоматизированная система регулирования.

АСР – автоматизированная система регулирования. Задачей АСР является поддержание одного или нескольких параметров объекта на заданном значении или изменение этого значения по заранее известному закону или программе.

В любой АСР присутствуют такие элементы как регулятор и объект.

Действительное значение параметра объекта (на схеме х) через обратную связь подается на элемент сравнения (1), где оно сравнивается с заданным значением этого параметра (Хзд). Элемент сравнения (сумматор), сравнивая значения Х и Хзд выдаёт на выходе сигнал рассогласования (разность).Далее сигнал рассогласования поступает на вход регулятора, где по заданному закону регулирования преобразуется и на выходе регулятора появляется сигнал регулирования или регулирующий импульс (Хр). Регулирующий импульс воздействует на объект, производя регулирование параметра объекта. Основной из причин отклонения регулируемого параметра от заданного значения является внешнее возмущающее воздействие.

Классификация АСР.

Классификация систем по назначению.

АСР классифицируются по назначению:

  1. Стабилизирующие.

  2. Программные.

  3. Следящие

  4. Оптимальные

  5. Адаптивные.

  1. Стабилизирующие АСР. В таких системах уровень регулируемой величины поддерживается во времени на постоянном значении.

ОУ – объект управления;

АР – автоматический регулятор;

У – выходная величина;

Уз – задание.

  1. Программные АСР. В таких системах уровень регулируемой величины изменяется во времени по заранее заданному закону Уз = f(t) – известная функция. Эти системы широко используются при автоматизации периодических процессов, когда известен характер изменения параметров во времени.

  2. Следящие АСР. В таких системах уровень регулируемой величины изменяется во времени по произвольному закону, в зависимости от изменения другой ведущей (технологической величины). Уз = f( Ув), где Ув – неизвестная.

  3. Оптимальные АСР. В качестве выходной величины в системах оптимального регулирования часто регулируют не технологические параметры, а технико-экономические показатели. Задача оптимального автоматического регулятора сводится к созданию такого воздействия на объект (оптимального воздействия), которое выведет выходную величину на экстремум. Поиск этого воздействия может вестись по нескольким каналам, если поток оптимального воздействия осуществляется по одному каналу, то используемые в таких АСР регуляторы называют одноканальными оптимизаторами (экстремальные регуляторы).

  4. Адаптивные АСР. В таких системах управления осуществляется адаптация системы регулирования или управления в соответствии с изменением системы объекта или целями управления. В таких системах закладывается математическая модель объекта и система управления.

Классификация систем по принципу управления.

По принципу управления системы регулирования делятся на:

  1. Системы регулирования по отклонению (замкнутые).

  2. Системы регулирования по возмущения (разомкнутые)

  3. Комбинированные АСР.

  1. В системах регулирования по отклонению управляющее воздействие формируется в зависимости от отклонения величины от задания.

У-Уз=∆У; Хр=f(∆У).

Достоинства систем регулирования по отклонению: простая структура, один регулятор, контроль за одной координатой; независимо от вида возмущения управляющее воздействие вносится единственным регулятором, установленным по одному каналу. Расчёту подлежат параметры настройки лишь одного регулятора.

  1. Системы регулирования по возмущению. В них управляющее воздействие формируется в зависимости от поступающих на объект возмущений, независимо от отклонения выходной величины от задания.

В процессе эксплуатации объекта управления его свойства могут меняться, соответственно изменяются и коэффициенты усиления технологического аппарата ( например ПЕЧЬ). При использовании одного и того же регулятора в работающей печи нужно осуществлять перенастройку регулятора.

3. Комбинированные системы. В таких АСР управляющее воздействие формируется как с учётом отклонений выходной величины от задания, так и с учётом возмущений, причём контур регулирования по возмущению организуется из условия полной или частичной компенсации наиболее сильных (первого и второго) возмущений.

Классификация АСР по энергетическим признакам.

Для питания устройств автоматики используются:

  1. Электроэнергия.

  2. Пневматическая энергия.

  3. Гидравлическая энергия.

  1. Электрические системы. На базе использования электрических приборов создаются системы, в которых применяются управляющие микропроцессорные системы и ЭВМ. В электрических системах источником энергии является электроэнергия, а носителем информации является электрический сигнал.

Достоинства электрических систем: возможность передачи сигналов на большие расстояния. Точность. Возможность формирования управляющих воздействий, требующих операций большого объёма вычислений. Возможность длительного хранения информации.

Недостатки электрических систем: Большая стоимость, высокая сложность оборудования, высокие требования квалификации обслуживающего персонала, повышенная пожаро- и -взрывоопасность.

  1. Пневматические системы. В таких системах. Используется энергия сжатого воздуха, носителем информации является пневматический сигнал. (Рпит = 1,4 кг с / см² или 140 кПа; Р сигнала = 0,2÷1 кг с/ см²).

Достоинства пневматических систем: Высокая пожаро- и – взрывобезопасность, относительно низкая стоимость. Простота конструкции и обслуживания, достаточно высокая точность.

Недостатки пневмосистем: большие габариты, небольшое быстродействие, ограниченный радиус действия(150м), сложность при построении больших управляющих систем.

  1. Гидравлические системы. В таких системах используется энергия жидкости, носителем информации является гидравлический сигнал. В качестве рабочей жидкости обычно применяются технические масла или жидкость.

Достоинства гидравлических систем: Высокая скорость передачи сигнала, большие установочные усилия.

Недостатки гидравлических систем: большая стоимость рабочей жидкости, ошибка измерения при небольшой утечке жидкости.

С целью объединения положительных сторон пневматических, электрических и гидравлических систем можно использовать несколько источников энергии в одной системе. Связь электрических, пневматических и гидравлических систем осуществляется при помощи электропневматических, пневмоэлектрических, пневмогидравлических, гидропневматических, электрогидравлических и гидроэлектрических преобразователей.

Классификация АСР по характеру воздействия на исполнительный механизм.

По характеру воздействия на исполнительный механизм различают системы: аналоговые и дискретные.

Аналоговые АСР – это такие АСР в которых по времени непрерывных изменений регулируемой величины, перемещение регулирующего устройства происходит непрерывно во времени.

В системах дискретного действия аналоговым изменениям регулируемой величины соответствуют прерывистые дискретные положения регулирующего устройства. Причём определённым изменениям регулируемой величины соответствуют фиксированные перемещения регулирующего устройства. Чаще всего регулирующее устройство регулятора принимает одно из двух фиксированных положений «открытой» или «закрытое».



Похожие документы:

  1. I международная научно-техническая конференция «Автоматизированные системы управления технологическими процессами аэс и тэс»

    Программа
    ... Международная научно-техническая конференция «Автоматизированные системы управления технологическими процессами АЭС и ТЭС» Минск, ... научно-технической конференции «Автоматизированные системы управления технологическими процессами АЭС и ТЭС», которая ...
  2. Автоматизация технологических процессов обработки металлов давлением с моделированием работы гидропрессового оборудования 05. 13. 06 «Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)»

    Автореферат диссертации
    ... схема (Рисунок 2) автоматизированной системы управления технологическим процессом формоизменения, выполняемом на ... 3 – Общая структура системы управления Разработанная система управления технологическим процессом может быть использована и для ...
  3. Системы качества: Системы управления качеством1. Назначение, цели и задачи систем качества. Эволюция

    Документ
    ... успешного управления технологическим процессом необходимо сформулировать и соблюдать конкретные требования ко всем этапам и системам управления. При ...
  4. Рабочая программа по дисциплине сд. 07 Автоматизация технологических процессов по специальности (направлению) 260901 Технология швейных изделий

    Рабочая программа
    ... производства Раздел 8. Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) Понятие об автоматических системах управления технологическими процессами (АСУ ТП ...
  5. Рабочая программа учебной дисциплины " автоматизация технологических процессов"

    Рабочая программа
    ... -1563-4 б) дополнительная литература: Харазов В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами. - Санкт-Петербург: Издательство "Профессия", 2009 ...

Другие похожие документы..