Иерархия автоматизированных информационно – управляющих систем

Рис.2.2.1. Структурная схема АСУ для непрерывного производства.

 

Обозначения:

АСУТП – автоматизированная система управления технологическим процессом;

АСУП – АСУ предприятия;

ОАСУ – отраслевая АСУ.

Рис. 2.2.2. Структурная схема АСУ для дискретного производства на первом уровне.

Обозначения:

АС – автоматизированный склад;

АТС – автоматизированные транспортные средства;

ГПМ – гибкий производственный модуль.

АСУТП. Определения и функции

АСУТП – разновидность АИУС, предназначенная для выработки и реализации управляющих воздействий на технические объекты управления в соответствии с принятым критерием эффективности с целью его оптимизации.

Задача АСУТП аналогична вышеуказанной постановке задачи (§2.2) оптимального управления. Для реальных технических объектов модели, критерий эффективности, ограничения определяются спецификой процессов в этих объектах.

Для АСУТП в качестве критерия эффективности обычно используются такие критерии эффективности, как:

1) себестоимость выпускаемой продукции,

2)  производительность технического (технологического) оборудования,

3)  качество выпускаемой продукции,

4)  критерий экономической эффективности, который можно записать в виде:

W=D – 3_э – К*3_к → max

 

К = 1/Т_ок,

 

где D – доходы от реализации готовой продукции полученные за счет АСУП;

  З_э – затраты годовые эксплуатационные;

  З_к – затраты капитальные на внедрение АСУТП;

  K – коэффициент;

  Т_ок – срок окупаемости.

Чтобы добиться оптимального управления в АСУТП обычно реализуется множество (группа) функций или задач. Каждая функция АСУТП – это совокупность действий системы, направленных на достижение промежуточных и конечных целей. При этом следует различать 2 разновидности функций:

– информационные;

– управляющие.

К информационным функциям относятся те функции, которые обеспечивают представление информации об объекте управления в нужные моменты времени и соответствующей форме, во-первых, оператору; во-вторых, тем средствам, которые формируют управляющее воздействие; в-третьих, внешним потребителям:

1. Сбор и первичная обработка информации о технологических и технических параметрах объектов управления.

2. Контроль за основными параметрами объекта, т.е. непрерывная проверка соответствия фактических параметров объекта регламентным пределам и немедленное сообщение персоналу в случае выявления несоответствия.

3. Регистрация параметров объекта в случае выхода их за регламентные пределы, а также регистрация времени, в которое такая ситуация существует.

4. Информирование оператора по его запросу о состоянии объекта.

5. Регистрация значения параметров объекта по запросу оператора.

6. Вычисление, в том числе и по заданию оператора, некоторых параметров, которые не поддаются непосредственному измерению (косвенные измерения).

7. Периодическая регистрация и вычисление технико-экономических показателей.

8. Обнаружение аварийных и предаварийных ситуаций на объекте и сигнализация.

9. Прием информации от других систем управления или выдачи им информации

 

Управляющие функции:

Это такие функции, которые обеспечивают требуемое состояние объекта путём анализа этого состояния и выдачи соответствующих воздействий в случае необходимости.

 

К таким функциям относятся:

1. Стабилизация параметров объекта в рамках регламентных пределов путём регулирования их по различным законам.

2. Программное изменение состояния или режима объекта по заранее заданному графику или заранее заданному закону.

3. Регулирование комплекса параметров объекта по заданному закону (каскадное регулирование, взаимосвязанное регулирование).

4. Оптимальное управление объектом в установившемся режиме (для объектов с непрерывным характером процесса).

5. Оптимальное управление объектом в переходных (динамических) режимах (для объектов с непрерывным характером процесса).

6. Распределение материальных потоков между оборудованием объекта и координация работы оборудования объекта с целью обеспечения оптимального управления (для объектов с дискретным характером процессов).

7. Управление пусками и остановками объекта.

8. Защита объекта от аварий путём прекращения подачи аварийно - опасных потоков, либо путём подачи на объект материальных потоков, препятствующих возникновению аварии.

Комплекс функций, которые выполняются в той или иной АСУТП, называют функциональной структурой АСУТП. И она должна входить в комплект проектной документации на АСУТП.

 Пример фрагмент функциональной структуры (рис. 2.3.1.):

 

Рис.2.3.1. Фрагмент функциональной структуры АСУТП.

 

Обозначения:

ФССУ — функциональная структура системы управления.

Д — датчик.

ИУ — исполнительное устройство.

Классификация АИУС

Современные АИУС очень разнообразны и в связи с этим классифицируются по различным признакам. Наиболее распространённые признаки следующие:

1. По характеру объекта управления.

2. По уровню системы управления в общей иерархии.

3. По степени функциональной сложности.

4. По информационной мощности системы управления.

5. По способу разделения функции контроля и управления между оператором и ЭВМ (ЦСОИ).