АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВЛЕНИЕ -
химико-технологическими процессами, целенаправленное воздействие на них для достижения заданной цели функционирования как самих процессов, так и построенных на их основе химико-технол. систем и произ-в с использованием информации об их текущем и предшествующих состояниях. А. у. формируется и осуществляется без участия человека-оператора или при его участии в кач-ве звена в общей цепи управления, оценивающего альтернативные варианты решений, вырабатываемых системой управления. Согласно иерархии хим. произ-в, А. у. включает три уровня: 1) управление отдельными химико-технол. процессами и установками; 2) управление химико-технол. системами; 3) управление хим. произ-вом в целом. Все иерархич. уровни управления взаимосвязаны: снизу вверх, постепенно обогащаясь, поступает информация о состоянии объектов управления, сверху вниз - управляющие воздействия, приводящие всю систему в необходимое состояние. Каждому уровню отвечает решаемая по соответствующим критериям определенная задача управления: первому - стабилизация материальных и энергетич. потоков, второму - оптимизация технол. режимов группы взаимодействующих процессов и аппаратов, третьему - оптимизация технико-экономич. показателей произ-ва.
Локальные системы автоматического регулирования. А. у. химико-технол. процессами на первом уровне осуществляется с помощью локальных систем автоматич. регулирования (САР). Локальные САР-осн. звенья автоматизир. системы управления (АСУ) хим. произ-вом, т. к. они непосредственно воздействуют на физ.-хим. процессы.
Регулирование представляет собой частный случай управления, при к-ром желаемое течение процесса достигается стабилизацией одной или нескольких физ. величин относительно заданных их значений (постоянных или переменных). Критерий управления в САР-точность поддержания заданных технол. параметров, обеспечивающих макс. эффективность процессов (напр., макс. съем продукции с единицы объема аппарата).
Локальные САР можно классифицировать по принципу регулирования, а также по функциональному и энергетич. признакам. В первом случае САР подразделяют на системы регулирования по отклонению регулируемого параметра (т-ра, давление, концентрация, расход, уровень и т. д.), компенсации возмущающего воздействия (изменение нагрузки, состава питания и др.) и комбинированные.
В зависимости от функционального назначения САР м. б. стабилизирующими, следящими и программными. Стабилизирующая САР служит для поддержания регулируемого параметра равным его заданному значению посредством компенсации возмущающих воздействий. Эти САР широко применяют для стабилизации заданных технол. параметров (напр., т-ры в зоне хим. р-ции). Назначение следящей САР-изменять регулируемый параметр, произвольно изменяя его заданное значение. Подобные САР используют при необходимости корректировать заданный режим процесса в соответствии с изменившимися условиями (напр., изменять подачу пара в куб ректификац. колонны при изменении кол-ва питания). Назначение программной САР-изменять регулируемый параметр согласно заранее известному закону изменения его заданного значения. Подобные системы применяют в осн. при управлении периодич. процессами (напр., для изменения теплового режима в реакторе). Несмотря на различие функционального назначения, САР имеют одинаковую структуру и расчет их базируется на одних и тех же теоретич. принципах.
В соответствии с классификацией по энергетич. признаку, т. е. в зависимости от вида энергии, используемой для передачи воздействий, применяют электрич. (электронные), пневматич. и гидравлич. системы регулирования. Стремление объединить преимущества разл. по энергетич. признаку систем стало причиной появления комбинированных САР: электропневматических, электрогидравлических и т. д. В подобных системах для выработки регулирующего воздействия можно применять электрич. энергию, а для перемещения регулирующего органа-пневматическую. При этом гибкость электронных схем используется при построении регуляторов, располагаемых в диспетчерских, и сохраняются условия пожаро- и взрывобезопасности для регулирующих органов, к-рые размещают непосредственно в цехах.
Математическое описание САР. Конкретную задачу автоматич. регулирования можно решить лишь при условии знания параметров данного процесса. При этом объект регулирования является, как правило, неизменяемой частью системы, характеристики к-рой определяются процессом. Естественно, что св-ва объекта регулирования особенно важны при конструировании САР. Оптимальный результат дает совместное проектирование технол. процесса и системы управления им.
Св-ва пром. объектов, к-рые приходится учитывать при решении задач автоматизации, м. б. различны. Это прежде всего относится к процессам хим. технологии. Однако при всем многообразии их св-в и технол. задач все объекты ав-томатич. регулирования имеют ряд общих св-в (инерционность, распределенность и взаимосвязанность параметров, неустойчивость, запаздывание в каналах управления и др.).
Для описания типовых химико-технол. процессов в целях управления ими используют математические модели этих процессов (см. Моделирование). Такие модели можно составлять на основе рассмотрения физ.-хим. характеристик и эксплуатац. показателей процесса. При этом модели должны отражать как статич. (стационарный режим), так и динамич. (нестационарный режим) характеристики процесса. Учитывая, что в теории автоматич. регулирования наиб. развиты и внедрены в инженерную практику методы анализа и синтеза линейных САР, мат. модели объекта регулирования необходимо линеаризовывать.
Для объектов с одним регулируемым параметром полученные тем или иным способом мат. модели м. б. представлены в виде дифференц. ур-ния, передаточной ф-ции или амплитудно-фазовой (частотной) характеристики; для объектов с неск. регулируемыми величинами-в виде системы дифференц. (обыкновенных или в частных производных) ур-ний, сигнальных графов, передаточных матриц или ур-ний состояния. Мат. модель объекта используют для формирования требуемого закона управления, оптимально удовлетворяющего заданному критерию, и, в конечном счете, для синтеза САР.
В простейших, но наиб. распространенных на практике случаях применяют линейные законы регулирования: пропорциональный (П), интегральный (И), дифференциальный (Д) или их комбинации: пропорционально-интегральный (ПИ), пропорционально-дифференциальный (ПД), пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД).
Самонастраивающиеся САР. Рассмотренные законы регулирования успешно используются, если св-ва объектов линейны и не изменяются во времени. Однако в пром. условиях характеристики объектов м. б. нелинейными, напр. зависящими от нагрузки на аппарат, а также изменяться во времени (напр., активность катализатора). Тогда с целью сохранения высокого кач-ва регулирования применяют адаптивные, или самонастраивающиеся, системы, к-рые при изменении характеристик объекта автоматически изменяют параметры автоматич. регуляторов или даже их структуру. При этом можно использовать разл. принципы самонастройки.
Применение адаптивных систем с эталонной моделью (мат. модель процесса при нормальном режиме) особенно эффективно для управления процессами хим. технологии с резко изменяющимися динамич. св-вами. Всякое изменение характеристик реального процесса оценивается по такой модели, в результате чего вырабатывается корректирующее воздействие для подстройки параметров автоматич. регулятора.
Другой тип самонастраивающихся САР-система экстремального регулирования, автоматически отыскивающая оптимальные значения регулирующих воздействий для управления параметрами процесса.
Повышение кач-ва регулирования приводит к усложнению закона управления. Осуществление таких более сложных законов управления (самоорганизующиеся САР, системы многосвязного регулирования и др.) возможно на базе современных мини- и микро-ЭВМ.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Локальные САР не только стабилизируют технол. параметры, но и могут также вести процесс по заданной программе или изменять его режим по команде со второго уровня управления. На этом иерархич. уровне АСУ координирует работу группы взаимосвязанных материальными и энергетич. потоками аппаратов (параллельно работающих колонн, каскада реакторов, агрегатов с рециклом и более сложных комплексов), к-рые образуют химико-технол. систему (ХТС). Ее назначение заключается, как правило, в получении нек-рого целевого (или промежуточного) продукта заданного кач-ва с миним. затратами сырья и энергии. Указанная постановка задачи определяет и осн. принцип управления-оптимизацию технол. режимов отдельных процессов и системы в целом для достижения экстремального значения принятого критерия управления.
В структуре хим. предприятия ХТС представляют собой отдельные цехи или произ-ва. Характеристики эффективности их функционирования-расходные нормы по сырью, топливу, электроэнергии, греющему пару и охлаждающей воде, а также экономич. показатели (производительность труда, себестоимость продукции, приведенные затраты, прибыль и др.).
Некоторые файлы и информация, находящиеся на данном сайте, были найдены в сети ИНТЕРНЕТ, как свободно распространяемые, присланы пользователями сайта или найдены в альтернативных источниках, также использованы собственные материалы. Автор сайта не претендует на авторство ВСЕХ материалов. Если Вы являетесь правообладателем той или иной продукции или информации, и условия, на которых она представлена на данном ресурсе, не соответствуют действительности, просьба немедленно сообщить с целью устранения правонарушения.
Категории раздела
Вход
Поиск
Друзья сайта
Наш опрос
Статистика
