Анализ объекта управления автоматизация

Описание и анализ объекта автоматизации. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

Страницы работы

Содержание работы

  1. Описание и анализ объекта автоматизации

1.1. Техническая характеристика объекта автоматизации

1.2. Описание технологического процесса

1.3. Анализ технологического процесса как объекта автоматизации

1.4. Характеристика КТС

  1. Технико-экономическое обоснование системы управления

2.1. Анализ существующей системы автоматизации

2.2. Выбор и обоснование системы управления

2.3. Экономическая оценка системы управления

  1. Разработка системы управления

3.1. Математическое описание объекта управления

3.2. Анализ возмущающих воздействий

3.3. Синтез ситемы управления

3.4. Выбор и расчёт технических средств

3.5. Расчёт и анализ системы управления

  1. Разработка ситемы автоматизации и выбор КТС

4.1. Выбор КТС системы автоматизации

4.2. Разработка функциональной схемы автоматизации

  1. Автоматическая защита технологического оборудования

5.1. Характеристика систем автоматических защит

5.2. Описание существующей системы автоматической защиты

5.3. Выбор комплекса технических средств системы автоматической защиты

5.4. Разработка системы автоматической защиты

  1. Безопасность жизнедеятельности
  2. Расчёт экономической эффективности
  3. Заключение
  4. Список литературы

В данном дипломном проекте предлагается заменить существующую систему автоматизации (по тракту зелёного щёлока) содорегенерационного котлоагрегата (СРК) № 3 в цехе ТЭС – 2 ОАО « », изготовленного финской фирмой «Тампелла».

Предлагается система «Metso DNA» финской фирмы «Valmet automation», дающая возможность регулировать плотность зелёного щёлока на выходе из бака растворителя плава степенью открытия клапана подачи раствора слабого белого щёлока из цеха каустизации и регенерации извести.

Данная система позволит своевременно и оперативно регулировать плотность зелёного щёлока на выходе из бака растворителя плава, позволит сократить энерго- и сырьевые ресурсы, позволит существенно продлить срок службы основного оборудования, увеличить производительность СРК по пару и по зелёному щёлоку. Также за счёт внедрения новой системы и приборов контроля и измерения существенно улучшается «экологический фактор».

Сульфатный способ производства целлюлозы широко применяется в настоящее время, так как он позволяет использовать практически все виды древесного и недревесного растительного сырья и получать полуфабрикаты с высокими механическими и бумагообразующими свойствами, а также полуфабрикаты, предназначенные для химической переработки.

Непрерывность технологического процесса сульфатцеллюлозного производства и возможность регенерации химикатов из отработанных чёрных щелоков позволяет широко внедрять системы автоматического контроля и регулирования, облегчает очитку сточных вод, а также значительно снижает потребность в топливе за счёт утилизации потенциального тепла органической части щелоков.

Одним из основных агрегатов в системе регенерации химикатов на современном сульфатцеллюлозном заводе является содорегенерационный котлоагрегат, надёжная и экономичная работа которого в значительной степени определяет ритмичность и рентабельность производства сульфатной целлюлозы.

В целлюлозно-бумажной промышленности сейчас эксплуатируется большое количество содорегенерационных котлоагрегатов как отечественного производства так и зарубежных фирм изготовителей производительностью от 700 до 1400 тонн а.с.в. в сутки, производством перегретого пара давлением от 4 до 10 МПа и температурой 450 ˚С.

В настоящее время наряду с увеличением мощности вновь создаваемых современных содорегенерационных котлоагрегатов, что способствует сокращению капитальных вложений и эксплуатационных расходов, совершенствуются технологические схемы и отдельные элементы действующих котлоагрегатов, которые уже не отвечают требованиям по экономичности и степени автоматизации, по взрывобезопасности и особенно в отношении сохранения чистоты воздушного и водного бассейнов.

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), появления установок и целых производств, функционирующих в критических режимах, усиление и усложнение связей между отдельными звеньями технологического процесса. В последнее время в развитии целлюлозно-бумажной промышленности появились новые факторы, связанные не только с повышением требований к количеству и качеству выпускаемой продукции, но и с напряжённостью в области трудовых ресурсов. Рост производительности труда, в том числе путём его автоматизации, становится практически единственным источником расширения производства. Указанные обстоятельства предъявляют новые требования к масштабам использования и к техническому уровню АСУ ТП, к обеспечению их надёжности, точности, быстродействия, экономичности, то есть к эффективности их функционирования.

Анализ объекта автоматизации. Методологии анализа

· Функциональные (SADT, DFD, etc);

Функциональные модели удобны, когда производится автоматизация производства с хорошо описанным производственным циклом. Модель показывает управление объектом автоматизации. В данных моделях выделяем функции у объектов, основные связи между функциями, формальные ресурсы для функций, входы и выходы у функций.

Объектный поход удобен при анализе объекта автоматизации с точки зрения ИС. Рассматривать ОА будем как применяемую на ней информационную систему. В данных моделях выделяем различные компоненты у объекта автоматизации.

Методология SADT представляет собой совокупность методов, правил и процедур, предназначенных для построения функциональной модели объекта какой-либо предметной области. Функциональная модель SADT отображает функциональную структуру объекта, т.е. производимые им действия и связи между этими действиями.

Читать еще:  Metabo ts 216 floor отзывы

Основные элементы этой методологии основываются на следующих концепциях:

· Графическое представление блочного моделирования. Графика блоков и дуг SADT-диаграммы отображает функцию в виде блока, а интерфейсы входа/выхода представляются дугами, соответственно входящими в блок и выходящими из него.

· Взаимодействие блоков друг с другом описываются посредством интерфейсных дуг, выражающих «ограничения», которые в свою очередь определяют, когда и каким образом функции выполняются и управляются;

· Строгость и точность. Выполнение правил SADT требует достаточной строгости и точности, не накладывая в то же время чрезмерных ограничений на действия аналитика.

Правила SADT включают:

· ограничение количества блоков на каждом уровне декомпозиции (правило 3-6 блоков);

· связность диаграмм (номера блоков);

· уникальность меток и наименований (отсутствие повторяющихся имен);

· синтаксические правила для графики (блоков и дуг);

· разделение входов и управлений (правило определения роли данных).

· отделение организации от функции, т.е. исключение влияния организационной структуры на функциональную модель.

IDEF 0 — методология функционального моделирования и графическая нотация, предназначенная для формализации и описания бизнес-процессов. Отличительной особенностью IDEF0 является её акцент на соподчинённость объектов. В IDEF0 рассматриваются логические отношения между работами, а не их временна́я последовательность (поток работ).

Стандарт IDEF0 представляет организацию как набор модулей, здесь существует правило — наиболее важная функция находится в верхнем левом углу, кроме того есть правило стороны:

· стрелка входа приходит всегда в левую кромку активности,

· стрелка управления — в верхнюю кромку,

· стрелка механизма — нижняя кромка,

· стрелка выхода — правая кромка.

Описание выглядит как «чёрный ящик» с входами, выходами, управлением и механизмом, который постепенно детализируется до необходимого уровня. Также для того чтобы быть правильно понятым, существуют словари описания активностей и стрелок. В этих словарях можно дать описания того, какой смысл вы вкладываете в данную активность либо стрелку.

Также отображаются все сигналы управления, которые на DFD (диаграмме потоков данных) не отображались. Данная модель используется при организации бизнес-проектов и проектов, основанных на моделировании всех процессов: как административных, так и организационных.

IDEF 1X — данный метод применяется для построения информационной модели, которая представляет собой структурированную информацию, необходимую для поддержки функций производственной системы или среды. Реляционные модели данных.

IDEF 3 – стандарт оформления документации технических процессов.

IDEF 4 – объектно-ориентированная система.

DFD – методология графического структурного анализа, описывающая внешние по отношению к системе источники и адресаты данных, логические функции, потоки данных и хранилища данных, к которым осуществляется доступ. Информационная система принимает извне потоки данных. Для обозначения элементов среды функционирования системы используется понятие внешней сущности. Внутри системы существуют процессы преобразования информации, порождающие новые потоки данных. Потоки данных могут поступать на вход к другим процессам, помещаться (и извлекаться) в накопители данных, передаваться к внешним сущностям.

Модель DFD, как и большинство других структурных моделей — иерархическая модель. Каждый процесс может быть подвергнут декомпозиции, то есть разбиению на структурные составляющие, отношения между которыми в той же нотации могут быть показаны на отдельной диаграмме. Когда достигнута требуемая глубина декомпозиции — процесс нижнего уровня сопровождается мини-спецификацией (текстовым описанием).

Кроме того, нотация DFD поддерживает понятие подсистемы — структурного компонента разрабатываемой системы.

UML — язык графического описания для объектного моделирования в области разработки программного обеспечения. UML является языком широкого профиля, это — открытый стандарт, использующий графические обозначения для создания абстрактной модели системы, называемой UML-моделью. UML был создан для определения, визуализации, проектирования и документирования, в основном, программных систем, однако можно использовать и для моделирования объекта автоматизации.

§ Диаграмма классов – статическая структура классов и их связи;

§ Поведенческие диаграммы – взаимодействие и кооперация;

§ Диаграмма состояний – поведение объектов при переходах;

§ Диаграмма деятельности – сценарии использования системы;

§ Диаграмма реализации – рассмотрение компонентов системы и их размещение.

Однако использования для моделирования не очень эффективно из-за «общности» UML.

(по идее, это методология разработки ПО, но почему-то ИРВ её упомянул немного в лекции)

В основе RUP лежат следующие принципы:

· Ранняя идентификация и непрерывное (до окончания проекта) устранение основных рисков.

· Концентрация на выполнении требований заказчиков к исполняемой программе (анализ и построение модели прецедентов (вариантов использования)).

· Ожидание изменений в требованиях, проектных решениях и реализации в процессе разработки.

· Компонентная архитектура, реализуемая и тестируемая на ранних стадиях проекта.

Читать еще:  Kronasteel фильтр угольный тип ku новый

· Постоянное обеспечение качества на всех этапах разработки проекта (продукта).

· Работа над проектом в сплочённой команде, ключевая роль в которой принадлежит архитекторам.

RUP использует итеративную модель разработки. В конце каждой итерации (в идеале продолжающейся от 2 до 6 недель) проектная команда должна достичь запланированных на данную итерацию целей, создать или доработать проектные артефакты и получить промежуточную, но функциональную версию конечного продукта. Итеративная разработка позволяет быстро реагировать на меняющиеся требования, обнаруживать и устранять риски на ранних стадиях проекта, а также эффективно контролировать качество создаваемого продукта.

· Начало (определение требований, границ, рисков и т.д.);

· Уточнение (анализ предметной области и построение исполняемой архитектуры – основных частей);

· Построение (реализация большей части функционала)

· Внедрение (Финальная реализация и внедрение заказчику).

BPMN — Спецификация BPMN описывает условные обозначения для отображения бизнес-процессов в виде диаграмм бизнес-процессов. BPMN ориентирована как на технических специалистов, так и на бизнес-пользователей. Для этого язык использует базовый набор интуитивно понятных элементов, которые позволяют определять сложные семантические конструкции. Кроме того, спецификация BPMN определяет, как диаграммы, описывающие бизнес-процесс, могут быть трансформированы в исполняемые модели на языке BPEL. Основная цель BPMN — создание стандартного набора условных обозначений, понятных всем бизнес-пользователям. Бизнес-пользователи включают в себя бизнес-аналитиков, создающих и улучшающих процессы, технических разработчиков, ответственных за реализацию процессов и менеджеров, следящих за процессами и управляющих ими. Следовательно, BPMN призвана служить связующим звеном между фазой дизайна бизнес-процесса и фазой его реализации. Так же BPMN очень удобна для описания документооборота в системе.

Объекты поток управление — события, действия и логический оператор.

События так или иначе обозначаются различными видами кружочков (внутри условные обозначения дающие понять что за события)

Действия — прямоугольник с названием (существует возможность вложенности заданий)

(условные обозначения свернутого задания плюсик)

Логический оператор — ромбик

Отдельные элементы соединяются стрелочками: сплошная — поток управления, пунктирная — поток сообщения и просто штрих — ассоциация

Пул — делится на дорожки- предназначен для объединения нескольких объектов потока управления в определенный набор (ролевой)

Артефакты — могут быть данными, информацией, хранилище данных или внешние источники данных.

Методология и тиражируемый программный продукт для моделирования бизнес-процессов организаций. Любая организация рассматривается с четырех основных точек зрения: организационной, функциональной, обрабатываемых данных и структуры бизнес-процесса. Для описания бизнес-процессов предлагается использовать около 80 типов моделей, каждая из которых принадлежит тому или иному аспекту.

ARIS Express — Пользуются SAP3 Oracle.

Есть крыша — организационное представление о объекте автоматизации (связи между ними, различная привязка структурных подразделений)

o Функциональные модели — описывают иерархию целей перед управленческим аппаратом компании

o Информационные модели — отображают структуру информации необходимые для реализации всей системы

o Модели управления — показывает комплексный подход к реализации деловых процессов в рамках системы

Есть фундамент — представление выходов — то что получается на выходе системы (интерфейсное представление).

Все 4 компонента могут разрабатываться независимо.

Общий подход — для каждого компонента существует три уровня представления:

o Определение требований

o уровень проектной спецификации

o Уровень описания реализации

ARIS — позволяет смоделировать, протестировать в различных условиях и получить какие то результаты ( оптимизационные …)

93.79.221.197 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Анализ технологического процесса как объекта управления

2.2 Анализ технологического процесса как объекта управления

В составном цехе подготовки шихты аппаратом с непрерывным регулированием является сушильный барабан песка.

Основным регулируемым параметром в барабане является температура сушки песка. Перед системой автоматизации процесса сушки стоит задача поддержания на заданных значениях и ряда других регулируемых параметров:

· разрежение в топке сушильного барабана

· влажность высушиваемого материала;

· качество сгорания топлива.

Поддержание выше перечисленных параметров на заданных значениях осуществляется изменением следующих регулирующих параметров.

Регулирование температуры в сушильном барабане осуществляется путём изменения подачи газа на горелки.

Разрежение в топке регулируется изменением количества отходящих дымовых газов.

Влажность высушиваемого материала регулируется изменением количества воздуха, подаваемого на сушку.

Качество сгорания топлива регулируется изменением количества воздуха, подаваемого на горение.

Качественному регулированию процесса препятствует наличие возмущающих воздействий:

Возмущающие измеряемые величины:

· параметры газа (давление, температура, влажность);

· параметры воздуха (давление, температура, влажность);

· влажность и температура сырья.

Возмущающие неизмеряемые параметры:

Наиболее влиятельными возмущениями являются влажность и температура сырья, поступающего на сушку. Эти параметры не является регулируемыми. Но их можно измерять и учитывать изменение при регулировании.

Читать еще:  Аккумулятор телефона не заряжается от зарядного устройства

2.3 Выбор структуры системы управления и регулирования

В данном проекте предлагается следующая структура АСУ ТП.

На первом уровне предлагается установить локальные средства автоматизации и микроконтроллеры, которые получают информацию сразу о нескольких параметрах состояния объекта. Используя встроенный язык программирования в микроконтроллере можно реализовать любые самые сложные алгоритмы управления. На этом уровне происходит первичная обработка информации и формирование некоторых интегральных показателей, таких как количество используемого сырья и т.д.

На втором уровне располагается ЭВМ. На этот уровень возложены функции индикации и регистрации. На этом уровне происходит так же формирование законов регулирования для микроконтроллеров первого уровня. Подключённые к ЭВМ устройства ввода и вывода (в минимальной конфигурации клавиатура и монитор) образуют автоматизированное рабочее место оператора. ЭВМ позволяет оператору осуществлять ручное управление процессом. На втором уровне происходит вторичная обработка информации, идентификация предаварийных ситуаций и их сигнализация. На второй уровень также возложены функции взаимосвязи с другими АСУ ТП.

Для проектируемой АСУ ТП основными являются технико-экономические задачи:

· экономия топлива, сырья и материалов;

· снижение себестоимости продукции;

· повышение качества продукции;

· достижение оптимальной загрузки технологического оборудования;

· обеспечение безопасности функционирования объекта;

· оптимизация режимов работы технологического оборудования.

Современные системы автоматизации строятся в виде многоступенчатых структур, последовательно осуществляющих все необходимые функции контроля и управления.

При этом на первой ступени обеспечивается управление отдельными агрегатами, установками и участками преимущественно посредством локальных систем контроля и управления и систем управления с применением микропроцессоров и ЭВМ.

На второй ступени обеспечивается обслуживание самостоятельных производственных комплексов, производств, линий, участков, цехов, связанных между собой общностью технологического процесса. На этой ступени системы управления с применением ЭВМ обеспечивают координацию работы подчинённых производственных единиц, распределение нагрузок между параллельно работающими установками, оптимизацию заданных показателей работы посредством воздействия на местные системы управления.

На следующей высшей ступени управления система автоматизации обеспечивает решение сложных задач по координации работы всех производственных и вспомогательных подразделений технологического объекта, распределению нагрузок и обеспечению оптимизации работы предприятия. Решение этих задач связано с рациональной организацией текущего и перспективного планирования, с учётом и анализом производственной деятельности предприятия и т.д.

Разрабатываемая АСУ ТП будет выполнять задачи, характерные для первой и второй ступеней управления.

Возможно несколько вариантов реализации АСУ ТП.

АСУ ТП, реализующая ручной режим, при котором комплекс технических средств выполняет информационные функции централизованного контроля и вычисления комплексных технических и технико-экономических показателей. Выбор и осуществление управляющих воздействий производит человек (оператор).

АСУ ТП, реализующая режим «советчика», при котором комплекс технических средств на основе анализа исходной информации разрабатывает рекомендации (советы) по управлению и осуществляет поиск оптимальных решений, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом.

АСУ ТП, реализующая автоматический режим, при котором комплекс технических средств реализует управляющие функции. Целью этих функций является автоматическая выработка и осуществление управляющих воздействий на технологический объект управления. При этом различают режим супервизорного управления, когда средства управляющего вычислительного комплекса автоматически изменяют уставки и параметры настройки локальных регулирующих устройств вблизи точки оптимального ведения процесса, и режим прямого, непосредственного цифрового управления, когда управляющий вычислительный комплекс формирует воздействие непосредственно на исполнительные механизмы, а регуляторы вообще исключаются из схемы управления.

Разрабатываемая АСУ ТП будет работать в автоматическом режиме и объединит:

1). Локальные средства автоматизации, установленные непосредственно на технологическом оборудовании и коммуникациях и осуществляющие сбор, первичное преобразование информации и передачу ее в измерительные преобразователи-контроллеры;

2). Преобразователи-контроллеры первого уровня, предназначенные для сопряжения ЭВМ с объектом и реализации законов регулирования. Эти контроллеры имеют блочную структуру и позволяют подключать модули аналогового и дискретного ввода и вывода, модули для подключения термопар. Рабочие диапазоны настраиваются программным путем. Программируемость этих контроллеров позволяет реализовывать на них любые законы регулирования, при этом ресурсы ЭВМ вышестоящего уровня высвобождаются для решения других задач. Все микроконтроллеры подключаются к ЭВМ посредством унифицированного интерфейса обмена данными.

3). Электронно-вычислительную машину второго уровня, выполняющую функции индикации, регистрации, управления, идентификации и сигнализации предаварийных ситуаций. В качестве ЭВМ предлагается использовать промышленную рабочую станцию. Такие машины предназначены для эксплуатации в цеховых условиях, имеют достаточную вычислительную мощность и высокую надежность. Открытая архитектура позволяет подключать практически любое количество внешних преобразователей, что очень важно для возможного расширения системы. Подключенные к ЭВМ устройство ввода и вывода (в минимальной конфигурации клавиатура и принтер) образуют автоматизированное рабочее место оператора, и позволяют оператору осуществлять ручное управление процессом.

Предлагаемая автоматизированная система управления технологическим процессом позволит решать все требуемые задачи автоматизации.

Структура АСУ приведена в документе ДП-210200-833-2005 А1.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector