Новости

Обобщенная схема системы автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами

Работа добавлена:






Обобщенная схема системы автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами на http://mirrorref.ru

Билет№18

Вопрос №1

1. Обобщенная схема системы автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами. Типовые структуры САиУ. Назначение и состав технических средств САиУ. Функции различных уровней САиУ. Классификация САиУ. Типовое обеспечение САиУ. Этапы разработки САиУ.

Система автоматизации и управления – система, реализующая сбор информации с объекта управления, передачу этой информации, ее преобразование и хранение, а также формирование управляющих воздействий на объект управления с целью автоматизации и достижения заданных критериев качества управления.

Технологический объект управления - объект управления и технологическое оборудование для управления. (н-р: печь нагревательная, где нагреватели и есть технологическое оборудование)

Автоматизация – замещение некоторых функций, выполняемых ранее человеком, автоматической системой управления.

Критерий качества управления – некая целевая функция, которую нужно оптимизировать.

Классификация функций САиУ:

1. Управляющие функции :

2. Информационные функции:

3. Вспомогательные функции:

Обобщенная схема САиУ:

Назначение и состав технических средств САиУ.

Обозначения:

Д – датчики (Элементы измерительного, сигнального, регулирующего или управляющего устройства системы, преобразующие измеряемую (контролируемую) величину (давление, температуру, скорость, перемещение и т.п.) в сигнал, удобный для измерения, передачи, преобразования, хранения, регистрации, а также для воздействия им на управляемые процессы. Датчик – конструктивная совокупность ряда измерительных преобразователей, размещаемых на объекте).

ИУ – исполнительные устройства (устройства воздействия САиУ на объект управления, включающие в себя исполнительные механизмы, регулирующие органы, блоки ручного управления, блоки дистанционного управления, блоки обратной связи).

УСО – устройства связи с объектом обеспечивают воздействие САиУ через УВМ с ИУ и Д на ОУ.

УВМ – управляющие вычислительные машины (промышленные компьютеры (ПромК) и программируемые логические контроллеры (ПЛК))

ПромК отличается от обычного ПК:

1) расширенный диапазон эксплуатационных условий (влажность, пыль, вибрация, удары и пр)

2) более высокие показатели надежности (кол-во часов наработки на отказ)

3) особенности хранения данных (SSD-диски и пр.)

4)особенности конструктивного исполнения исходя из требований надежности

Сравнение ПромК и ПЛК:

«+» ПромК:

  • большая универсальность (возможность использования распространенных ОС, разных языков программирования и т.д.).
  • возможность хранения больших объемов информации
  • возможность визуального наблюдения

«+» ПЛК:

  • возможность реализации более жесткого реального времени (проще обеспечить соблюдение реального времени)
  • возможность построения распределенных конфигураций
  • гибкая модульность (т.е. возможность набора необходимых модулей с оптимизацией по цене).

УВО – устройства взаимодействия САиУ с оператором, они делятся на:

1) устройства отображения информации (УОИ) – индикаторы, мониторы, табло и пр.

2) устройства восприяния команд оператора (УВКО) – клавиатура, манипуляторы, рычаги, тумблеры, сенсорные экраны и пр.

УВК – управляющие вычислительные комплексы

ОУ – объект управления

САиУ – система автоматизации и управления.

Типовые структуры САиУ:1. Централизованная структура:

«+» эффективная работа с сосредоточенными объектами (н-р: испытательный стенд).

«-» сложность работы с распределенными объектами.

2. Распределенная структура:

«+» эффективная работа с распределенными объектами (н-р: участок нефтепровода)

«-» отсутствие единого центра управления.

3. смешанная (иерархическая) структура:

«+» наличие единого централизованного управления при автоматизации распределенного объекта.

«-» сложное взаимодействие уровней.

Типовое обеспечение САиУ.

1. Техническое обеспечение САиУ

- комплекс технических средств, используемых в САиУ (совокупность программных и аппаратных средств).

1.1 аппаратное обеспечение.

1.2 программное обеспечение

1.2.1 специальное ПО (ПО используемое только в конкретной САиУ)

1.2.2 общее ПО (ПО общего назначения: Операционные системы, драйверы, прикладное ПО).

2. Математическое обеспечение

совокупность математических моделей, алгоритмов, формул для расчета и т.д.

3. Лингвистическое обеспечение

средства формализации естественного языка и способы сочетания информационных единиц при взаимодействии с оператором:

  • условные обозначения на экране оператора (выделение цветами нормальной работы и аварийной ситуации)
  • звуковое сопровождение (звуковые сигналы, речь)
  • технологические языки и языки сценариев (используются для кодирования последовательности действий оператора в определенных ситуаций, как текстовые, так и графические)

4. Информационное обеспечение

- совокупность решений по размещению, сочетанию и преобразованию информационных единиц, в том числе информационное обеспечение рассматривает способы кодирования данных, организацию баз данных, экспертных систем и пр. Также оно связано с функциями архивирования и протоколирования данных.

(Экспертная система обеспечивает информационную помощь оператору при возникновении определенной ситуации.)

5. Организационное обеспечение

- совокупность документации, регламентирующей схему работы САиУ:

  • техническое описание САиУ
  • руководство оператора
  • руководство системного программиста
  • и пр.

Этапы разработки САиУ:

1. Составление технического задания:

  • Реквизиты сторон (договор на выполнение)
  • Характеристика объекта управления
  • Назначение САиУ (цели создания)
  • Функции, которые должна выполнять САиУ
  • Требования по видам обеспечения САиУ
  • Порядок работ и соответствующие сроки
  • Порядок приема (регламент приемо-сдаточных испытаний)

ТЗ – базовый документ отношений исполнителя и заказчика, чем он полнее, тем лучше, ТЗ может выдаваться заказчиком в готовом виде, либо составляться совместно с исполнителем.

Составление ТЗ является отдельным пунктом договора.

2. Этап разработки САиУ: предварительная проработка.

Выходной документ – Техническое предложение (ТП). ТП составляется исполнителем, в нем указываются предложения по реализации видов обеспечения. Далее ТП предлагается на рассмотрение заказчику, при этом могут вноситься поправки.

3. Этап разработки Технического Проекта (ТПр – эскизный проект), который содержит:

  • Принципиальные схемы разработки аппаратных средств
  • Блок – схемы алгоритмов (основных), протоколы сетевого обмена (если свои)
  • Особенности компоновки отдельных конструктивных элементов

В ТПр описывается все то, что можно описать до монтажа системы на объекте.

ТПр может тиражироваться для аналогичных ОУ

Эскизный проект – если предполагается уточнять параметры при монтаже.

4. Создание рабочего проекта (РПр)

РПр отличается от ТПр тем, что в РПр указываются особенности монтажа САиУ на ОУ (схемы соединений и размещения компонентов на ОУ)

5.Монтаж и наладка САиУ

- проверяется работоспособность САиУ (технологическое оборудование, его взаимодействие и согласование с САиУ, качество информации, получаемой с ОУ (погрешности, помехи и т.д.), качество управляющих воздействий).

Настройка параметров локальных алгоритмов управления (н-р настройка ПИД-регулятора). Проверка качества взаимодействия с оператором.

Монтаж и наладка могут производиться совместными силами исполнителя и заказчика

6. Приемо – сдаточные испытания (ПСИ)

- процесс, в ходе которого делается заключение о работоспособности САиУи ее соответствия ТЗ.

Сопровождение САиУ

- обслуживание ее силами исполнителя, оформленным документами.

1) Устранение выявленных неполадок

2) Обучение персонала работе с САиУ

3) возможны небольшие доработки САиУ, связанные с изменениями в технологии производства, с взаимодействием с другими САиУ.

Классификация САиУ:

1. по структуре:

  • централизованная
  • распределенная
  • иерархическая

2. по сложности

а) по сложности объекта управления (сложность ОУ определяется количеством его измеряемых и управляемых параметров: если <50 – ОУ малой сложности, если >50, но <500 – ОУ средней сложности, если >500 – высокой сложности);

б) по сложности алгоритмов управления:

  • алгоритм формирования дискретных сигналов на условиях жесткой логики
  • одноконтурные алгоритмы регулирования
  • многоконтурные алгоритмы регулирования и управления
  • оптимальные алгоритмы управления (оптимизация некоторого параметра)
  • комплексные алгоритмы управления (включают все предыдущие + управление со стороны оператора в тех случаях, когда не удается автоматическое управление).

О – объект – взаимодействует с внешней средой (взаимное влияние)

{х} – множество снимаемых на «О» параметров.

{у} – множество сигналов управления

1. С точки зрения классификации: иерархическая многоуровневая система

2. Если выделить человека – эргодический комплекс: человеко-машинный комплекс.

3. АИУС в узком смысле многосвязная структура - сетевая структура. Для того, чтобы каждый элемент мог обмениваться с другим только по сети!

4. Управляющая система: система представляет собой многоконтурную многосвязную САУ – внутри каждого уровня существуют связи.

5. Информационная система: большие информационные потоки, различные по переносчику информации, по количеству передаваемых данных, они очень быстро поступают в систему. Малая система – до 1000 параметров. Большая система – свыше 1000 параметров.

6. Система используется для управления технологическими процессами, объектами, регистрации параметров(сохранение информации о ходе выполнения процесса, объекта). Процессы могут продолжаться в малых и больших диапазонах времени. Система регистрации обязательно сопровождаются специальными БД (архивами) для поиска нужной информации (базы знаний и экспертные системы)

Вопрос№2. Математическое описание многомерных САУ.

Матричные передаточные функции

матрица – столбец входов регулируемого объекта

матрица – столбец выходов регулируемого объекта

W(p) – матричная передаточная функция

каждый элемент матричной передаточной функции есть отношениеjвыходного сигнала кi входному сигналу в операторной форме при нулевых НУ

Графическое изображение матричной передаточной функции

а) многомерная последовательная связь

б) параллельная многомерная связь

в) многомерная обратная связь

Пример:

Преобразуем структуру:

промежуточный сигнал по прямому каналу

По формуле Мезона:

Правила получения обратной передаточной функции:

Вычисляется матрицаА = (EWpc).

Определяется детерминант матрицы А и проверяется равенство его 0, т.е. =detA0.

Определяется транспонированная матрица Ã..

Определяется дополнение матрицы Ã(adj Ã).

Определяется .

Осуществляется проверкаА А-1 = 1.

Описание САУ методом пространства состояния

Состоянием САУ называется та минимальная информация об объекте, которая позволяет спрогнозировать поведение системы в будущем при известных задающих воздействиях.

С точки зрения ТАУ, объект представляет собой черный ящик, характеризующийся рядом координат.

Состояние объекта в любой момент времени определяется тремя векторными пространствами:

  1. Векторное пространство входа  определяет входные воздействия на объект.
  2. Векторное пространство внутреннего состояния  определяет реакцию системы на входное воздействие.
  3. Векторное пространство выхода  определяется выходными переменными.

Совокупность этих векторов определяет состояние системы (пространства состояния).

Для непрерывных линейных систем динамика и статика объекта описываются следующими уравнениями:

гдеA* - матрица коэффициентов САУ;

B* - матрица управления САУ;

Обобщенная схема системы автоматизации и управления (САиУ) техническими объектами и технологическими процессами на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Разработка программного обеспечения систем контроля и управления технологическими процессами

2. Реферат Обобщенная структура системы управления

3. Реферат Основные понятия и определения, связанные с управлением производственными процессами: автоматизация, управление производственным процессом, системы управления, технологический объект управления

4. Реферат Структурная схема МП-системы управления

5. Реферат Характеристика рабочих жидкостей, применяемых для гидросистем управления технологическими машинами

6. Реферат Обобщенная структура системы защиты от НСД

7. Реферат Обобщенная структура информационной измерительной системы

8. Реферат Обобщенная модель системы безопасности сетей передачи данных

9. Реферат Работа с графическими объектами и объектами из дополнительных приложений

10. Реферат Особенности привлечения инвестиций и управления объектами малой энергетики