Проектирование систем управления

  

      Автоматизированные системы управления технологическими процессами обеспечивают повышение эффективности производства за счёт повышения производительности труда, увеличения объёма производства, улучшения качества выпускаемой продукции, рационального использования основных фондов, материалов и сырья и уменьшения числа работающих на предприятии. Внедрение СУ отличается от обычных работ по внедрению новой техники тем, что оно позволяет перевести производственный процесс на качественно новую ступень развития, характеризуемую более высокой организацией (упорядоченностью) производства .

      Качественное улучшение организации производства обусловлено

значительным  увеличением объёма обрабатываемой в СУ информации, резким увеличением  скорости её обработки и применением для выработки управляющих решений более сложных методов и алгоритмов, чем те, которые использовали до внедрения АСУТП.

      Технико-экономическими предпосылками создания АСУ ТП являются прежде всего рост масштабов производства, увеличение единичной мощности оборудования, усложнение производственных процессов, использование форсированных режимов (повышенные давления, температуры, скорости реакций), появление установок и целых производств, функционирующих в критических режимах, усиление и усложнение связей между отдельными звеньями технологического процесса.

    Задача управления технологическими процессами возникла одновременно с появлением материального производства, т. е. процессов целенаправленного преобразования материи или энергии.

     По  мере усложнения производства требовалось более развитое и точное управление. В таких условиях ограниченность способностей человека, невозможность "на глаз" и "на ощупь" проконтролировать процесс производства были серьезным препятствием для дальнейшего развития.                                                                                 Поэтому первыми помощниками человека стали различные контрольно- измерительные устройства.

         На заре автоматизации человек вел технологический процесс, находясь возле местных контрольно-измерительных приборов, установленных непосредственно на оборудовании и работающих в прямом контакте с материальными потоками. Эти средства давали ему возможность более точно и, главное, объективно оценивать работу технологического объекта и, следовательно, улучшать его использование.

    Важным техническим достижением явилось создание измерительных, регулирующих и исполнительных устройств с внешним источником энергии, в том числе исполнительных механизмов с пневматическим и электрическим приводом. Это позволило организовать посты контроля и дистанционного управления и широко применить автоматические регуляторы.

        С освоением контрольно-измерительных и управляющих устройств с унифицированным выходным сигналом появилась возможность объединять местные посты в центральные щиты управления. Были разработаны и стали широко применяться так называемые мнемосхемы, на которых в изображение технологической схемы объекта встраивались приборы сигнализации и индикации. Применение мнемосхем значительно улучшило условия работы оператора.

    С введением унифицированных измерительных и управляющих сигналов, передаваемых на расстояние, переработка информации была территориально отделена от технологического процесса.

    Она сконцентрировалась в центральном пункте управления, где были установлены соответствующие приборы: регуляторы, датчики, ключи управления, самописцы и т. д. Этих средств длительное время было вполне достаточно для выполнения алгоритмов контроля и управления, предлагаемых теорией и удовлетворяющих запросам практики.

        Управление процессом в целом оставалось за оператором: ему трудно осуществить правильное автоматическое взаимодействие большого числа регуляторов, обеспечивающих раздельное регулирование параметрами в каждом контуре (участке) процесса, т.е. создать  взаимосвязанную систему  автоматического управления процессом как единым целым.

    По-прежнему оператор должен был принимать решения по управлению относящиеся к взаимодействию многих контуров. Для этого он по показаниям измерительных приборов интуитивно производил необходимые оценки и вычисления, принимал решения и осуществлял управляющие воздействия.

    В таких условиях и возникла проблема автоматизации собственно управления, т. е. процесса принятия решений, которая потребовала привлечения современных математических методов и новых технических средств. В результате появились автоматизированные системы управления,

 т.  е. развитые человеко-машинные системы, реализующие такой автоматизированный процесс сбора и переработки информации, который необходим для принятия решений по управлению объектом (процессом, производством) в целом.

     При этом роль человека в любой АСУ  весьма существенна: так как ряд  ответственных задач принятия решений  в силу их сложности, многогранности и не изученности не поддается формализации, их выполнение не может быть полностью автоматизировано и остается за человеком.

    Средства вычислительной техники стали не только разгружать человека от выполнения рутинной нетворческой работы, связанной с большим числом простых операций по обработке крупных массивов информации, но и оказывать ему помощь в выполнении творческих задач.

     По мере повышения степени автоматизации принятия решений, необходимых для управления отдельными технологическими аппаратами и участками, последние теряют значение самостоятельных объектов управления и сливаются во все более крупные производственные комплексы.

     Появились мощные централизованные системы управления, в которых с помощью ЭВМ концентрируются контроль и управление большим числом агрегатов.

     Понятно, что в такой системе оператор-технолог как звено, принимающее  наиболее ответственные решения по управлению всем объектом в целом, играет исключительно  важную роль.

     Основным инструментом для решения современных проблем управления материальным производством служат так называемые АСУ, в которых центральная, главенствующая роль и творческие способности человека сочетаются с широким применением современных математических методов и средств автоматизации, включая вычислительную технику.

    Современные автоматизированные системы управления техническими процессами требуют значительного количества и разнообразия средств измерений, обеспечивающих выработку сигналов измерительной информации в форме, удобной для дистанционной передачи, сбора, дальнейшего преобразования, обработки и передачи.

          Эффективность производства и качество выпускаемой продукции зависят от достоверности и своевременности полученной информации о ходе технологического процесса. Не менее важна роль контроля в деле обеспечения безопасности ряда производств, таких, для которых характерным является недопустимость внештатных ситуаций, а также наличие установок  и агрегатов высокой и сверхвысокой единичной мощности.

     Наличие разнообразных средств измерений  требует правильного их выбора для определенных целей. Все более применение ЭВМ для решения информационных задач АСУТП и для расчета технико-экономических показателей работы оборудования предопределяет применение таких методов и средств измерений, которые в конкретных условиях эксплуатации обеспечили бы необходимую точность.

     Дальнейшее развитие научных исследований и техническая модернизация производства ставят новые задачи перед техникой технологических измерений.  
 
 

2. Описание  технологического процесса. 

      В паро-конденсатном отделе  (ПКС) бумагоделательной машины происходит управление процессом сушки бумаги.

      Существуют  два вида целлюлозы САЦ лиственная , САЦ хвойная и бумажный брак.

      Во  время процесса происходит перемещение  целлюлозы из бассейнов по технологической  цепочке, на выходе со всех бассейнов происходит регулирование концентрации по заданию. Поддержание уровней а бассейнах происходит в автоматическом режиме. 

САЦ лиственная.

      САЦ лиственная поступает в приемный бассейн ( 1 ), в него подается тальк  для связывания смолы. Из приемного бассейна масса  с регулируемым расходом поступает на дисковые мельницы (МД) для размола. После размола массы она поступает в бассейн размолотой целлюлозы ( 2 ) ,на выходе с бассейна с регулируемым расходом  целлюлоза подается в композиционный бассейн ( 3 ) .  

САЦ хвойная.

      САЦ хвойная поступает в буферные бассейны №1 ( 4 ) и №2 ( 5 ) , масса из  буферных бассейнов поступает в  приемный бассейн хвойной целлюлозы ( 6 ).

      Из  приемного бассейна масса поступает  на дисковые мельницы ( МД ) после размола масса находится в бассейне размолотой целлюлозы ( 7 ) и с заданным расходом подается в композиционный бассейн ( 3 ). 
 
 
 

Бумажный  брак.

      Бумажный  брак от гидроразбивателей поступает  в бассейн сухого брака ( 8 ) из этого  бассейна брак поступает на дисковые мельницы (МД) и вибрационные сортировки ( СВ ).

     После масса поступает в бассейн  отсортированного брака ( 9 ) и подается через макулатурный пресс ( МП ) и  сгуститель ( СГ ) в бассейн размолотого  и сгущенного брака ( 10 ).

      Бумажный  брак из бассейна размолотого и сгущенного брака ( 10 ) с заданным расходом подается в композиционный бассейн ( 3 ).

В композиционный бассейн ( 3 ) в зависимости от сорта  выпускаемой бумаги поступает разное соотношение этих 3 компонентов.

Из композиционного  бассейна ( 3 ) масса с заданным расходом  подается в машинный бассейн .

     АСУТП пароконденсатного отдела предназначена для решения задач контроля и автоматизированного управления работой основного технологического и вспомогательного оборудования отдела , расчет технико - экономических показателей.

    АСУТП пароконденсатным отделом создается для увеличения объемов производства продукции, повышения качества продукции, улучшения условий труда обслуживающего персонала, совершенствования управления.

   С вводом АСУТП в эксплуатацию обеспечивается бесщитовое управление пароконденсатным отделом из общей диспетчерской. 

Информационные  функции 

-Выдача информации в виде документов за смену, сутки, накоплением за месяц; на текущий момент времени по запросу и в заданные моменты времени;

-Определение технико-экономических показателей;

-Выдача указаний по обслуживанию;

-Отображение информации на цветном графическом дисплее;

-Выдача информации по состоянию работы технологического оборудования; 

Составление отчетной документации;

-Контроль и сигнализация о нарушении допустимых уровней , давлений, температур, и т.д.

-Выдача трендов;

-Ввод лабораторных данных. 
 
 

Управляющие функции. 

Пароконденсатный отдел.

-Поддержание  уровней в водоотделителях и баке конденсата.

-Регулирование  давления пара на сушильные  группы.

-Управление  закачкой химикатов .

-Управление  запорной регулирующей арматурой.

-Регулирование  перепада давления.

 

Вспомогательные функции.

-Программно-логический  контроль информации(система блокировок).

-Тестовый  контроль технических средств  и программного обеспечения системы. 

Основные  требования к АСУТП.

1. Исполнение системы должно обеспечить безотказный контроль и управление объектом .
2. Источники питания системы должны обеспечить функционирование