Лекции по АСУТП - в Ворде (АСУ07Т1)

Посмотреть архив целиком

Лекция 7. Принципы автоматизированного управления технологическим объектом


Общие положения. Функции управления в АСУ ТП разделяют между оператором (ЛПР) и УВК, Оператор может управлять процессом лишь при условии его представления в логическом или формальном виде и наличии критерия управления, заданного в виде числа или соотношения чисел,

В отличие от этого непременным условием управления технологическим процессом через машину служит его описание и наличие функции цели в виде математических моделей, представленных на языке машин. Перевод математических моделей на язык машин осуществляют с помощью программ. Программа определяет:

  • порядок, в котором машина извлекает из ЗУ ту или иную часть информации;

  • вычислительные операции, выполняемые в определенной последовательности;

  • места хранения результатов вычислений и т. д.

Оператор воздействует на технологический процесс посредством перемещения регулирующих органов, управляемых дистанционно с БЩУ или другого центра с помощью исполнительных механизмов.

В отличие от этого управление исполнительными механизмами в АСУ ТП осуществляют по сигналам, которые вырабатывает (вычисляет) центральный процессор УВК на основе алгоритмов, соответствующих поставленным задачам управления. Последние задают формулами (математическими моделями) и также составляют в виде программ. Вычисленные по программам значения управляющих воздействий при помощи устройств вывода УВК предаются объекту.


Управление в режиме советчика оператора. Использование УВК в режиме советчика показано на рис. 7.1. Сигналы измерительной информации х0и z0 , поступающие с объекта, преобразуют с помощью ЦАП в цифровую форму (код) для передачи в ЭЦВМ Далее их используют в алгоритмах расчета управляющих воздействий u и ТЭП Последние представляют оператору в наглядной форме и регистрируют в случае необходимости. Оператор, руководствуясь ими, управляет процессом с помощью изменения задания АСΡ или воздействуя на систему дистанционного управления регулирующими органами.

Рис. 7.1. Управление в режиме советчика оператора


Преимущество этого вида управления в том, что УВК постоянно "помогает" оператору в его стремлении оптимизировать технологической процесс. Недостаток — в ограниченном числе управляющих воздействий, которые может реализовать оператор в единицу времени.

Например, в переменных или пусковых режимах, когда интенсивность потока выполняемых требований по контролю и управлению становится, оператор может не успеть вовремя выполнить все рекомендации ЭВМ и управление в режиме советчика потеряет смысл.

Следовательно, этот вид управления существенно облегчает работу оператора только в базовом режиме эксплуатации. Он применяется также при отладке и опробования новых программ автоматизированною управления, нуждающихся в квалифицированной оценке со стороны операторов, обладающих опытом оптимизации технологических процессов с помощью обычных технических средств.

Супервизорное управление. В режиме супервизорного управления УВК периодически подключают к автоматическим системам непрерывного регулирования. С точки зрения управления технологическими объектами наибольший практический интерес представляют дна вариант этого режима:

автоматическая коррекция заданных значений регулируемых величин (рис. 7.2, стрелка а);

автоматическая коррекция динамических параметров настройки АСР нижнего уровня (рис. 7.2, стрелка б).

Рис. 7.2. Функциональная схема супервизорного управления


В первом случае УВК используют в решении задач статической оптимизации ТОУ, во втором — привлекают к решению задач динамической оптимизации.

Автоматическая коррекция заданных значений регулируемых величин. Значения многих технологических параметров существенно зависят от нагрузки агрегата и нуждаются в коррекции при переходе с одного уровня нагрузки на другой.

Автоматическую коррекцию заданных значений у (критериальное управление) осуществляют в самоорганизующейся системе (СОС), реализуемой с помощью УВК, штатной и переносной аппаратуры

Алгоритм формирования u1) для обобщенной СОС показан на рис. 7.3. В качестве исходных данных (блок 1) использованы ограничения, накладываемые на изменения значения ур3 ступенчатого сигнала «г, и на возмущения по нагрузке хв, вид и параметры модели-эталона.

Рис. 7.3. Алгоритм формирования сигнала задания.


Автоматическая коррекция параметров настройки АСР.

Автоматическую коррекцию настройки АСР осуществима в самонастраивающейся системе (СНС), реализуемой с помощью УВК, «штатной» и переносной аппаратурой.

Обобщенная функциональная схема CНC с подстраиваемой моделью изображена на рис.7.4. Она содержит:

  • блок определения параметров динамической модели БОДМ;

  • динамическую модель с подстраиваемыми параметрами ДМ;

  • вычислитель критерия соответствия ВКС модели объекту;

  • вычислительное устройство (решающий элемент РЭ);

  • управляющее устройство УУ и источник пробных сигналов различной формы ИПС.


Рис. 7.4. Обобщенная функциональная схема СНС с подстраиваемой моделью


Процесс самонастройки (адаптации) осуществляют в два этапа: на первом - решают задачу идентификации ТОУ, на втором — проводят расчет и коррекцию динамических параметров настройки АГР.

Приведенные структура СНС и алгоритм адаптации считают обобщенными. Функциональные структуры СНС и алгоритмы адаптации промышленных СНС во многом зависят от выбранных способов идентификации ТОУ, динамической оптимизации АСР и технологических и эксплуатационных особенностей объекта управления.

Обобщенная функциональная схема реализации СНС с использованием УВК и серийной аппаратуры с унифицированным токовым сигналом связи изображена на рис. 7.5.

Централизованное цифровое управление на основе ПТК. Система ЦЦУ изображена на рис. 7.6. Сигнал от первичного измерительного преобразователя через АЦП поступает в арифметическое устройство ЭВМ, сравнивается с заданным значением и преобразуется в -

Рис. 7.5. Обобщенная функциональная схема реализации СНС

1 — указатель токового выхода, 2 — преобразователь "вход—выход", 3 — измерительный блок, 4 — нормирующий преобразователь, 5 — усилитель мощности, АРП — автоматический регулирующий прибор, Rн — нагрузочный резистор.





Рис. 7.6. Функциональная схема централизованного цифрового управления


соответствии с требуемым алгоритмом управления для данного контура. Результаты вычислений преобразуются устройством вывода УВК в электрический сигнал, воздействующий на исполнительный механизм, установленный на объекте.

В отличие от рассмотренных принципов управления в режиме ЦУ отсутствуют АСР нижнего уровня. Сигналы, используемые для управления исполнительными механизмами, поступают непосредственно от УВК. Это дает определенные преимущества. Основные из них:

  • отсутствие лишнего звена в системе передачи сигналов управления к объекту;

  • возможность формирования разнообразных по виду (П, И, ПИ и более сложных) законов регулирования в зависимости от сложности задачи и типа технологического объекта управления (наличие или отсутствие существенного запаздывания или самовыравнивания);

  • возможность сочетания в одном и том же контуре различных принципов регулирования (по отклонению и возмущению) и принципов управления (дуального и критериального), а также изменения алгоритмов управления простой заменой программы вычисления по заданному контуру.

Гибкость системы ЦУ практически неограниченна. Тем не менее, применение "чистых" систем централизованного цифрового управления в теплоэнергетике нельзя считать перспективным из-за недостаточной надежности отдельных элементов и живучести системы в целом.

Распределенное управление. Централизация управления технологическим процессом с помощью ПТК, высшей формой которого служит цифровое управление, ведет к противоречивым результатам.

С одной стороны, система управления становится высокоавтоматизированной и неограниченно гибкой, с другой — отказ одного из звеньев высшего уровня ведет к потере управления в пределах всей иерархической системы.

Опыт показывает, что АСУ ТП, рассчитанные на централизованное управление всем предприятием, ведут к росту издержек на внедрение за счет увеличения капитальных затрат на приобретение дублированных или троированных ЭВМ с повышенной вычислительной мощностью и прокладку дополнительного количества электрического контрольного кабеля в системе связи ПТК с объектами. В то же время появление новейших средств вычислительной техники — микропроцессоров, построенных на больших интегральных схемах (БИС), позволяет, сохранив преимущества цифровых методов обработки информации, разделить общую вычислительную мощность АСУ между несколькими территориально-разобщенными подсистемами, уменьшив затраты на кабель.

Управление с использованием микроЭВМ (универсальных модульных станций — УМС) получившее условное название распределенного, становится особенно удобным в системах, построенных по функционально-групповому принципу. Система, изображенная на рис. 7.7, в целом сохраняет многоуровневую структуру и с точки зрения иерархии целей и принятия решений служит примером четырехслойной системы. Нижний слой образуют автоматические системы стабилизации технологических параметров котла и турбины, реализующие простые (типовые) законы регулирования. Второй слой составляют УМС, целью управления которых служит статическая оптимизация ТОУ с помощью АСР и УЛУ нижнего уровня в пределах ФГ и ФПГ (изменение заданных значений регулируемых параметров, перевод на другой режим работы переключением регулирующих и запорных органов и др.).


Случайные файлы

Файл
49983.rtf
240-2504.DOC
105713.rtf
ref-16071.doc
9412-1.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.