Cтраница 1

Автоматические и автоматизированные системы на базе новейших ЭВМ поднимают оперативное и планово-организационное управление на уровень, соответствующий современной технике и технологии производства в энергетике.  

Различают автоматические и автоматизированные системы управления. В системах автоматического управления (САУ), состоящих из объекта управления и управляющего устройства (управляющей части), человек непосредственного участия в процессе управления не принимает. В отличие от САУ в автоматизированных системах управления (АСУ) предполагается обязательное участие людей в процессах управления. Принципиальное отличие АСУ от традиционной системы управления состоит в том, что в АСУ часть управленческих работ, а именно сбор, анализ и преобразование информации, выполняется с помощью вычислительной техники.  

Различают автоматические и автоматизированные системы управления. Системы автоматического управления (АУ работают без участия человека. Они применяются для управления отдельными машинами, агрегатами, технологическими процессами. Автоматизированные системы управления АСУ предполагают наличие человека в процессе управления и применяются прежде всего для организационного управления, объектом которого являются коллективы, предприятия. Автоматизированные системы управления технологическими процессами называют АСУТП.  

В автоматических и автоматизированных системах - время с момента подачи сигнала на вход системы до момента, когда она отреагирует на данный сигнал.  

Принято различать автоматические и автоматизированные системы управления. Их различие состоит прежде всего в том, что автоматические системы могут работать без участия человека, в то время как в автоматизированных системах часть функций управления объектом выполняется техническими средствами, а часть - людьми. Таким образом важным признаком АСУ является наличие человека в процессе управления.  

Управляющие машины используются в автоматических и автоматизированных системах управления и обеспечивают оптимальное протекание технологического процесса.  

Теоретической основой управления и разработки автоматических и автоматизированных систем является кибернетика - наука о наиболее общих законах получения и целенаправленной переработки информации в управляемых системах.  

Возникает необходимость в применении для автоматических и автоматизированных систем управления различного назначения ЭВМ с соответственно различными характеристиками.  

Кроме формальных и неформальных, различают также ручные, автоматические и автоматизированные системы управления. Если задача управления - выработка и исполнение управленческих решений - выполняется человеком, то говорят о ручном управлении. В автоматических системах процессы управления реализуются без непосредственного участия человека - работу выполняют компьютеры и автоматы. Автоматизированные системы управления (АСУ) являются человекомашинными системами, функции управления в которых распределены между человеком - лицом, принимающим решения, и компьютером в соответствии с достигнутым в конкретной системе управления уровнем автоматизации принятия УР и исполнения.  

Метрологические характеристики средств измерений, применяемые в автоматических и автоматизированных системах управления.  

В публикуемых статьях изложены различные подходы к проектированию автоматических и автоматизированных систем управления, а также предложены удобные для реализации на ЦВМ методы решения типовых задач управления.  

Построенные на указанных аппаратно-программных средствах информационно-измерительные системы позволяют создавать особо ответственные автоматические и автоматизированные системы сигнализации, диагностики и управления различной конфигурации и информационной емкости, с достаточно большой скоротью передачи информации, работающие в сложных климатических условиях (от минус 40 до 60 С) или во взрывоопасных зонах на объектах, находящихся под контролем Госгортехнад-зора России, что выгодно отличает предлагаемые системы от своих аналогов. Это расширяет функциональные возможности систем. Создаваемые системы на базе современных аппаратно-программных средств широко внедряются в промышленность.  

Как уже отмечалось (см. § 1.3), различают автоматические и автоматизированные системы управления. В отличие от автоматических систем, в которых управление осуществляется без участия человека, в автоматизированных системах часть функций управления выполняется человеком, другая часть - автоматическими устройствами. В автоматизированных системах управления (АСУ) с помощью вычислительной техники наиболее часто выполняются функции сбора, анализа, регистрации информации, а также ее преобразования для выполнения отдельных операций принятия решений. Для реализации этих функций используются экономико-математические методы и модели, позволяющие получить оптимальное или близкое к оптимальному решение.  

Применение микроЭВМ развивается в двух основных направлениях: в составе автоматических и автоматизированных систем и в качестве персональных компьютеров (ПК) для инженеров и специалистов электроэнергетических систем.  

Вследствие большого разнообразия объектов управления в химической промышленности при создании автоматических и автоматизированных систем в каждом случае приходится решать сложные задачи проектирования конкретных систем. Многочисленность объектов и ограниченность ресурсов проектирования и реализации систем делают необходимым типизацию проектных решений и ориентацию на серийную аппаратуру, универсализацию математического обеспечения систем, совершенствование организации и управления разработками.  

Что такое АСУ и что такое САУКомпьютеры помогают решать
задачи управления в самых
разных масштабах: от
управления станком или
транспортным средством до
управления производственным
процессом на предприятии или
даже целой отраслью
экономики государства

Для управления в масштабе крупного
предприятия или отрасли создаются
компьютерные системы, которые
называются автоматизированными
системами управления (АСУ). Такие
системы работают вместе с человеком.
АСУ помогает руководителю получить
необходимую информацию для принятия
управляющего решения, а также может
предложить наиболее оптимальные
варианты таких решений. Однако
окончательное решение принимает
человек.
В АСУ используются самые современные
средства информационных технологий:
базы данных и экспертные системы,
методы математического моделирования,
машинная графика и пр.

С распространением персональных
компьютеров технической основой АСУ
стали компьютерные сети. В рамках
одного предприятия это локальные
компьютерные сети. Автоматизированные
системы управления, работающие в
масштабах отрасли, в государственных
масштабах, используют глобальные
компьютерные сети.

Системы автоматического управления (САУ).

Другим вариантом применения компьютеров в
управлении являются системы автоматического
управления (САУ).
Объектами управления в этом случае чаще всего
выступают технические устройства (станок, ракета,
химический реактор, ускоритель элементарных
частиц).

В САУ все операции,
связанные с процессами
управления (сбор и обработка
информации, формирование
управляющих команд,
воздействие на управляемый
объект) происходят
автоматически, без
непосредственного участия
человека.

Простые автоматы

1. Устройства автоматического управления стали создаваться
задолго до появления первых ЭВМ. Как правило, они
основаны на использовании каких-либо физических явлений.
Например:
автоматический регулятор уровня воды в баке основан
на выталкивающем действии воды на поплавок регулятора;
автоматические предохранители в электрических сетях
основаны на тепловом действии электрического тока;
система автоматического регулирования освещенности
в помещении использует явление фотоэффекта.
Существуют и более сложные примеры бескомпьютерного
автоматического управления.

Герон Александрийский –
гениальный ученый античности,
который в 1 веке н.э. изобрел
первый торговый автомат для
продажи в храмах "священной
воды" - сделал этот агрегат очень
простым. Его интерфейс
интуитивно понятен: брось
монетку в прорезь, получи воду.

10.

Преимущество компьютерных систем автоматического управления
перед такими устройствами в их большей «интеллектуальности», в
возможности осуществлять более сложное управление, чем простые
автоматы.
Компьютерная
система
управления
энергетическими
мощностями.

11. ЦАП - АЦП преобразование

Рассмотрим
ситуацию, в
которой объектом
управления
является
техническое
устройство
(лабораторная
установка,
бытовая техника,
транспортное
средство или
промышленное
оборудование), а
управляющим
объектом -
система
автоматического
управления.

12.

Компьютер работает с двоичной информацией, помещенной в его память.
Управляющая команда, выработанная программой, в компьютере имеет форму
двоичного кода.
Чтобы она превратилась в
физическое воздействие на
управляемый объект,
необходимо преобразование
этого кода в электрический
сигнал, который приведет в
движение «рычаги»
управления объектом. Такое
преобразование из двоичного
кода в электрический сигнал
называют цифро-аналоговым
преобразованием.
Выполняющий такое
преобразование прибор
называется ЦАП (цифроаналоговый
преобразователь).

13.

Приборы, которые дают информацию о состоянии объекта
управления, называются датчиками. Они могут показывать, например,
температуру, давление, деформации, напряженности полей и пр. Эти
данные необходимо передать компьютеру по линиям обратной связи. Если
показания датчиков имеют аналоговую форму (электрический ток или
потенциал), то они должны быть преобразованы в двоичную цифровую
форму. Такое преобразование называется аналого-цифровым, а прибор,
его выполняющий, - АЦП (аналого-цифровой преобразователь)

14. Схема САУ

Все сказанное отражается в схеме, приведенной на рисунке, приведённом
ниже. Такая система работает автоматически, без участия человека.
Схема системы автоматического управления

15.

1.
2.
3.
4.
Вопросы и задания
Что такое АСУ и что такое САУ? В чем различие между
автоматизированными системами управления (АСУ) и
системами автоматического управления (САУ)?
Какие аппаратные компоненты входят в систему управления
техническим устройством с помощью компьютера?
Схема САУ.
Для чего нужны устройства ЦАП и АЦП?

16. Полезные ссылки

http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/61326/%D0%90%D0%B2%D1%82%D0%BE%D0%BC%
D0%B0%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%B5
https://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%E2%F2%EE%EC%E0%F2%E8%E7%E8%F0%EE%E2%E0%
ED%ED%E0%FF_%F1%E8%F1%F2%E5%EC%E0_%F3%EF%F0%E0%E2%EB%E5%ED%E8%FF
http://school.xvatit.com/index.php?title=%D0%98%D0%BD%D1%84%D0%BE%D1%80%
D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%B8%D0%BA%D0%B0_9_%D0%BA%D0%BB%D0%B0%D1%81
%D1%81._%D0%94%D0%BE%D0%BF%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D0%BD%D0%B8%
D0%B5_%D0%BA_%D0%B3%D0%BB%D0%B0%D0%B2%D0%B5_5
https://ru.wikipedia.org/wiki/%C0%ED%E0%EB%EE%E3%EE%F6%E8%F4%F0%EE%E2%EE%E9_%EF%F0%E5%EE%E1%F0%E0%E7%EE%E2%E0%F2%E5%E

Многие ошибочно полагают что электропривод – это электродвигатель выполняющий какую-то работу. На самом деле это не совсем верно. В систему электропривода входит не только электродвигатель, но и редуктор, система управления к нему, датчики обратной связи, различные реле и пр. Это не электрическая система, а электромеханическая. Она может быть регулируемой (автоматизированной, автоматической или не автоматизированной) или не регулируемой (насосы бытовые и пр.). Мы рассмотрим виды регулируемых устройств.

Не автоматизированный электропривод

При работе данного устройства все действия по регулированию каких-либо координат выполняются в ручном режиме. То есть для работы данного типа устройств необходим оператор, человек который будет следить за правильностью выполнения процессов. Как пример можно привести крановый электропривод, где все действия выполняются оператором.

Автоматизированный электропривод

В отличии от не автоматизированных приводов, в автоматизированных присутствуют сигналы обратной связи по координатам или параметрам (ток двигателя, скорость, положение, момент). Ниже приведена структурная схема:

Структурная схема автоматизированного электропривода

ЗА – защитная аппаратура (автоматические выключатели, предохранители и пр.)

ПЭЭ – преобразователь электрической энергии (частотник, тиристорный преобразователь)

ДТ – токовый датчик

ДН – датчик напряжения

СУ ПЭЭ – система управления преобразователем

ПУ – пульт управления

ПМ – передаточный механизм (муфта, редуктор и пр.)

РО – рабочий орган

ЭД — электродвигатель

При такой структуре управления СУ ПЭЭ управляет не только преобразователем, но и всей системой сразу. При таком управлении датчики обратной связи обеспечивают контроль за параметрами и сигнализируют об этом оператору. Данная система в автоматическом режиме может проводить некоторые операции (пуск, останов и пр.), но все равно требуется присутствие человека, для контроля, за работой данного устройства. Например, пуск много конвейерной линии, где пускаются не все конвейеры сразу, а по очереди, где учитывается также время пуска каждой линии и условия пуска. Точно также они и останавливаются.

Как видим из структурной схемы сигналы обратной связи приходят на пульт оператора, который непосредственно соблюдает технологический процесс, и часть приходит в систему управления преобразующим устройством для осуществления основных защит и отработки некоторых изменений задающего сигнала, поступающего с пульта управления.

Автоматический электропривод

Для работы электропривода в автоматическом режиме не требуется присутствие человека. В данном случае все происходит автоматически. Ниже приведена структурная схема:

Структурная схема системы автоматического управления электроприводом

АСУ ТП – автоматическая система управления технологическим процессом

Как видим из структурной схемы что в АСУ ТП приходят все датчики обратной связи. В ней происходит обработка сигналов от датчиков, и выдаются управляющие сигналы для других подсистем. Данная структура управления очень удобна, так как не требует постоянного наблюдения оператора за технологическим процессом, и снижает влияние человеческого фактора. Например модернизированные шахтные подъемные машины, которые могут работать в автоматическом режиме ориентируясь по датчикам обратной связи

В современном мире активно внедряются АСУ ТП не только для электроприводов. Очень редко встречаются системы с ручным управлением технологическими процессами все они либо автоматизированные, либо на этих линиях полностью внедрены АСУ ТП.

Для реализации выбранных воздействий обычно необходимо иметь специальные технические приспособления и организационные возможности .

Это, например, рычаги и другие механические приспособления,алгоритмы и программы для компьютера, это руководитель, его заместители, секретари и пр.

Система управления обычно является частью того объекта, которым необходимо управлять.

Тем не менее, систему управления почти всегда можно отделить от основного объекта и считать другим, специальным объектом. Вводятся термины – управляемая система (основной объект) и управляющая система (другой, дополнительный объект - это система управления).

Часто также говорят, что система управления наложена на управляемый объект Эта ситуация представлена на Рис.

Основой управления, как уже говорилось в предыдущем пункте, является логический выбор (принцип «если так, то так»). Такой выбор делается на основе информации .

1.2 Автоматическое и автоматизированное управление

1.2.1 Понятие автомата и алгоритма

Существует три основных способа выработки управления:

человеком (HS)

техническим средством (AU)

человеком и техническим средством совместно (HS+AU) .

Техническое средство, способное вырабатывать управление, называется автоматом .

Автомат может выполнять воздействие на объект, т.е. осуществлять управление , только по заложенным в него жестко определенным правилам – алгоритмам .

Запись алгоритма в виде, воспринимаемом автоматом, называется программой .

Человек, в отличие от автомата, может производить действия с той или иной степенью отхода от жёстких правил, а как крайний случай, вообще без алгоритма .

Это - принципиальное различие в возможностях автомата и человека. Говорят, что автомат способен работать только по жёсткому алгоритму, а режим работы человека с применением опыта, интуиции, неформального мышления называют мягким алгоритмом.

Действия автомата и человека как автомата (по жесткому алгоритму) называют формализованными , а действия со значительным отходом от этого правила – неформализованными .

Автоматическое и автоматизированное управление

Управление, которое вырабатывается и осуществляется автоматом без участия человека, называется автоматическим .

Автоматическое управление может быть основано только на формализованных действиях. Оно выполняется техническими средствами на основе заложенных в них алгоритмов в виде программ.

Если человеку дается право вмешиваться в действия автомата, т.е. управление осуществляется совместно человеком и автоматом , то такое управление называется автоматизированным.

Тривиальные вмешательства человека в действия автомата. Это включение и выключение, аварийная остановка, ремонт и наладка. Эти действия не ведут к понятию автоматизированного управления.

Управление, производимое только человеком (без использования автоматического режима) принято называть ручным .

Таким образом, автоматизированное управление это комбинирование автоматического и ручного управления при специальном разделении задач между автоматом и человеком. При этом автомат обычно выполняет рутинные (простые, многократно повторяющиеся) действия, а человеку поручаются принципиальные решения и решения общего характера.

Возможность человека действовать неформализованным способом дает ему значительные преимущества . Все научные, технические и культурные ценности – результат неформализованных действий. Духовное развитие человека не формализовано.

Основное, что дает возможность действовать человеку не по жесткому алгоритму – это гибкость неформализованного управления:человек может учесть дополнительные факторы или воспользоваться своим опытом и интуицией

Считается, что нормальной системой является автоматизированная система управления, что все в разумной степени должно включать автоматические операции, но не сводится к полному исключению человека из процесса управления.

использование чисто автоматической или чисто ручной системы управления допустимо, но должно быть хорошо обосновано .

Формализм, связанный с понятием управления

Автоматизированное управление будем обозначать AUz, автомат или автоматическое управление, как это уже было сделано выше, AU , а человека и его действия как – HS. В этих символах можно записать:

AUz = HS + AU ,

HS dom AU (dom доминирует ),

HS bas AUz (bas является основой ).

Примеры других формальных утверждений:

AU bas AUz , (HS dom AU) bas AUz , AU +AUz = AUz , HS +AUz = AUz

Первым отличительным признаком автоматизированных систем управления (АСУ) от систем автоматического управления (САУ) является наличие в контуре человека-оператора (диспетчера). Кроме того, возможность выполнения дополнительных функций, благодаря использованию современных компьютерных технологий. Наглядным примером может служить одноконтурная система регулирования температуры воды на выходе теплообменника , которая представлена на рис. 2.

Вода подогревается до нужной температуры за счет энергии отработанного пара. Если реальная температура подогреваемой воды Треал , измеряемая термопарой, отличается от заданной Тзад , то управляющее устройство УУ, состоящее из измерительного, регулирующего блоков и усилителя мощности, вырабатывает управляющее воздействие на мотор М, регулирующий отбор отработанного пара так, чтобы скомпенсировать эту разницу.

Несмотря на то, что регулирование в контуре осуществляется по ПИД-закону, обеспечить максимальный КПД теплообменника без дополнительных функций и устройств в рассматриваемой системе не представляется возможным.

Дополнительные датчики температуры Т1 и расхода Q1 питательной воды, температуры Т2 и расхода горячего пара Q2 позволяют при наличии устройств преобразования аналоговой информации в цифровую и обратно (на рис. 21 не показаны) реализовать функции:

- Ф1 – расчет задания Q2зад в соответствии с принятым критерием, учетом ситуации на объекте и использованием модели теплообменника;

- Ф2 – визуализация основных параметров для диспетчера;

- Ф3 – регулирование расхода Q2 по ПИД-закону с проверкой дополнительных условий;

- Ф4 – расчет технико-экономических параметров (ТЭП).

15. Режимы функционирования АСУ ТП

При создании АСУТП должны быть определены цель ее функционирования и роль, которая отводится этой системе в общей структуре управления предприятием. В соответствии с заданными функциями как вся система, так и входящие в нее подсистемы могут работать в различных режимах. Таких режимов может быть четыре:

1.режим сбора данных;

2.режим советчика оператора;

3.супервизорное управление;

Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Система і її властивості

Особливості сучасних систем.. система і її оточення.. проектування систем життєвий цикл..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Твитнуть

Все темы данного раздела:

Функции АСУТП как последовательность отдельных процессов
Функции АСУТП выбираются из списка, в котором они сгруппированы по своему назначению, например, для контроля, управления, исследования, планирования и т.д. Функция представляется в виде последовате

Непосредственное цифровое управление (НЦУ)
Информационно-измерительные системы или работа системы в режиме сбора данныхпредназначены для сбора и выдачи информации о состоянии объекта управления. Информационно-измер

Функционально-иерархическая структура ГСП
Рис. 3. Иерархия ГСП Конструктивно-технологическая структура ГСП представлена на рис. 5.

Локальные программируемые контроллеры
В настоящее время в промышленности используется два типа локальных контроллеров: Встраиваемый в оборудование и являющийся его неотъемлемой частью. Такой контроллер может управлять с

Сетевые комплексы контроллеров
Сетевые ПТК наиболее широко применяются для управления производственными процессами во всех отраслях промышленности. Ми­нимальный состав данного класса ПТК подразумевает наличие сле­дующих компонен

ПЛК для маломасштабных распределенных систем управления
Этот класс микропроцессорных ПТК превосходит большинство сетевых комплексов контроллеров по мощности и сложности выпол­няемых функций. В целом, этот класс еще имеет ряд ограничений по объему автома

ПЛК для полномасштабных распределенных АСУ ТП
Это наиболее мощный по возможностям и охвату производства класс контроллерных средств, практически не имеющий границ ни по выполняемым на производстве функциям, ни по объему автоматизи­руемого прои

Особые функции ПЛК
l глубокая диагностика работы вычислительных устройств, l меры автоматического резервирования, в т. ч. устранение неисправностей без останова устройства (использование жест

Что SCADA дает предприятию
· Точное соблюдение технологических нормативов и регламента. Значительное уменьшение процента брака, автоматическое повышение качества; · Снижение

Требования к мнемознакам и сигнальным элементам мнемосхем
Комплекс мнемознаков, используемых на одной мнемосхеме, должен быть разработан как единый алфавит. Необходимо, чтобы алфавит мнемознаков был максимально коротким, а различительные признаки

Ограничение мощности искры
По данному методу реализована защита вида "i" (искробезопасная цепь). Данный метод подразумевает, что в случае возникновения искры ее мощности будет недостаточно для воспламенения взрывоопасной сме