Автоматизированная система управления технологическими процессами (АСУТП) – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор, обработку информации и управление технологическими объектами в соответствии с принятыми критериями. (слайд)

АСУТП – одно из наиболее специфических применений вычислительной техники. ЭВМ и устройства, входящие в состав АСУТП, управляют ТОУ, функционирующим в реальном времени и реализующим технологический процесс (ТП).

АСУТП обеспечивают высокотехнологическое производство и стандартное качество продукции, снижают материальные и энергетические затраты, создают устойчивость и надежность в работе производственных структур, гарантируют функционирование системы в заданных параметрах согласно заданной (целевой) функции. Человек выступает в АСУТП как оператор, диспетчер ее работы.

Программно-технический комплекс (ПТК) – это совокупность средств вычислительной техники, программного обеспечения и средств создания и заполнения машинной информационной базы, достаточных для выполнения одной или более задач АСУ.

ПТК осуществляет во взаимодействии с человеком ввод, обработку и отображение сигналов, характеризующих состояние ТП, а также, при необходимости, выработку управляющего воздействия для управления ходом ТП.

Основные этапы реализации управления ТОУ представлены на рис. 2.3. (слайд)

Рис. 2.3. Основные этапы реализации управления ТОУ

Функции АСУТП

Любая АСУТП является многофункциональной системой.

Информационными функциями АСУТП являются: (слайд)

– контроль текущих значений основных параметров процесса;

– проверка соответствия параметров процесса заданным оптимальным значениям и информирование персонала о возникновении несоответствия;

– измерение и регистрация параметров по выбору оператора;

– вычисление определенных параметров или комплексных показателей, не поддающихся непосредственному измерению (например, определение обобщенного показателя качества пищевого продукта);

– вычисление технико-экономических показателей (ТЭП) работы ТОУ и др.

Управляющие функции АСУТП включают мероприятия по формированию и реализации управляющих воздействий на ТОУ: (слайд)

– стабилизация оптимально заданных параметров ТП на значениях, определяемых технологическим регламентом;

– программное управление по заданным программам, в том числе пуск и останов отдельных машин и аппаратов;

– логическое управление в типовых ситуациях, определение «узких мест» и согласование нагрузок последовательно работающих аппаратов;

– формирование и реализация управляющих воздействий, обеспечивающих достижение режима, оптимального по технологическому или технико-экономическому критериям.

Вспомогательные функции АСУТП обеспечивают их функционирование, т. е. задают алгоритмы функционирования системы, служат для диагностики состояния комплекса технических средств, формирования и ведения баз данных.

Функционирование АСУТП осуществляется за счет взаимодействия ее составных частей: информационного обеспечения, программного обеспечения, технического обеспечения, организационного обеспечения и оперативного персонала.

При проектировании и модернизации ПТК одной из ключевых проблем является поиск оптимального компромисса между функциональностью, надежностью и стоимостью.

Одним из ключевых элементов ПТК и АСУТП в целом, является контроллер, от свойств которого во многом зависит вся структура АСУТП.

Контроллер представляет собой функционально законченное изделие с внутренней программой, настройка которой на конкретный объект управления производится с лицевой панели прибора или по сети с персональной ЭВМ. На рис. 2.4 представлен программируемый измеритель-регулятор температуры и влажности МПР51-Щ4. (слайд)

Рис. 2.4. Внешний вид МПР51-Щ4

МПР51-Щ4 предназначен для управления многоступенчатыми температурно-влажностными режимами технологических процессов при производстве мясных и колбасных изделий, в хлебопекарной промышленности, в инкубаторах, термо- и климатокамерах, варочных и сушильных шкафах, и пр.

Структура АСУТП

По способу реализации информационных и управляющих функций и по структуре АСУТП подразделяют на несколько видов.

1. АСУТП, функционирующие без ПТК. Они обеспечивают управление отдельными аппаратами, агрегатами с помощью локальных систем (дистанционное управление, автоматическое регулирование, сигнализация, измерения по вызову и другие функции). Обмен информацией осуществляется человеком (оператором) путем регистрации текущей информации в журналах в виде таблиц, графиков и т. п.

2. АСУТП, функционирующие с ПТК. Выполняют информационные функции централизованного контроля, обработки информации и регистрации технико-экономических показателей (ТЭП). Выбор и осуществление управляющих воздействий здесь осуществляет человек (оператор).

Эти АСУТП разработаны и внедрены на многих предприятиях пищевой промышленности, например, на хлебозаводах (склады бестарного хранения муки и ее подача в производство), на спиртовых заводах (управление процессом производства).

3. АСУТП, функционирующие с ПТК в режиме «советчика». ПТК выполняет информационные функции. На основе анализа входной информации он формирует рекомендации (советы) по управлению и осуществляет поиск оптимальных решений, которые принимаются и реализуются оперативным персоналом.

Данные АСУТП находят применение при освоении новых технологий, когда обслуживающий персонал не имеет необходимого навыка и достаточного количества наработок по технологии производства.

4. АСУТП, функционирующие в автоматическом (супервизорном) режиме. ПТК реализует управляющие функции для автоматического формирования и осуществления управляющих воздействий на ТОУ. При этом реализуется режим супервизорного управления, когда средства ПТК автоматически изменяют уставки и параметры настройки локальных систем автоматического управления для оптимального протекания технологического процесса.

Такая АСУТП может реализовывать процесс тестоприготовления, один из основных и наиболее ответственный этап хлебопекарного производства, во многом определяющий качество хлебобулочных изделий.

5. АСУТП, реализующая автоматический режим прямого непосредственного цифрового управления (НЦУ). ПТК реализует управляющие функции. При этом ПТК формирует воздействия непосредственно на исполнительные механизмы, а регуляторы полностью исключаются из схемы управления. В этом режиме все процедуры переработки информации осуществляются ПТК без участия человека. Структура АСУТП, действующей в режиме НЦУ, может быть реализована, например, при выпечке хлебобулочных изделий и в других производствах.

Функции визуализации измеряемой и контролируемой информации, передачи данных и команд в системе контроля и управления реализуются SCADA-системами.

SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition) (система диспетчерского управления и сбора данных) – это совокупность аппаратно-программных средств, обеспечивающих возможность мониторинга (непрерывного наблюдения, контроля), анализа и управления параметрами технологического процесса человеком. (слайд)

Функции систем SCADA: (слайд)

• сбор первичной информации от датчиков;

• хранение, обработка и визуализация данных;

• регистрация аварийных сигналов, выдача сообщений о неисправностях и аварийных ситуациях;

• связь с корпоративной информационной сетью;

• формирование отчетов;

• автоматизированная разработка прикладного программного обеспечения.