Цифровые системы управления технологическими процессами

Преимущества и уровни цифровых автоматических систем управления технологическими процессами

Особенность развития современной электронной промышленности заключается в бурном росте, который сопровождается существенным уменьшением стоимости средств автоматизации, вычислительной техники, устройств высокоточных измерений параметров, коммуникаций. Аналоговые технологии вытесняются цифровыми, что обусловлено более обширными возможностями цифровых средств по сравнению с аналоговыми. К достоинствам цифровых средств относятся:

• высокие гибкость и эффективность в управлении процессом,
• более точное представление измеряемых величин,
• возможность построения вычислительных сетей,
• большая помехозащищенность.

Вышеперечисленные преимущества предоставляют ряд выгод для пользователей - снижение потерь продукции, ускорение работы операторов системы управления, экономия финансовых ресурсов, увеличение качества и корректности решений, которые принимаются операторами.

Любая автоматическая цифровая система управления технологическим процессом может быть разделена на три уровня иерархии.

На самом нижнем уровне находятся исполнительные механизмы и датчики, которые устанавливаются непосредственно на технологическом объекте. Их функция заключается в получении параметров технологического процесса, их преобразовании в соответствующий вид для дальнейшей передачи на более высокую ступень (датчики), а также в приеме управляющих сигналов и выполнении соответствующих функций (исполнительные механизмы).

Средним уровнем является уровень производственного участка, который выполняет следующие функции: сбор данных с нижнего уровня, их обработка и хранение; выработка управляющих сигналов на основе анализа полученных данных; передача информации на более высокий уровень.

Верхний уровень автоматической цифровой системы - уровень управления. На этом уровне осуществляется контроль технологического процесса. Такой контроль состоит из сбора данных со среднего уровня, их накопления, обработки, а также выдачи руководящих директив более низким уровням.

Данный центр управления состоит из операторской части, системы подготовки отчетов и системы анализа тенденций. Операторская часть центра отвечает за связь между оператором и технологическим процессом на уровне управления. Ею выдается информация о процессе, что позволяет при необходимости вмешаться в ход автоматического процесса, то есть обеспечивает диалог между оператором и системой. Системой подготовки отчетов выводится информация о технологических параметрах с указанием точного времени (на экраны, в архив и т.п.) и выдаются данные об энергетическом и материальном балансах. Система анализа тенденций позволяет оператору наблюдать за технологическими параметрами и делать соответствующие выводы. Основа программного обеспечения верхнего уровня автоматической цифровой системы - пакеты SCADA - системы управления и доступа к данным.

Элементы автоматической цифровой системы управления технологическим процессом

Для того, чтобы увеличить качество работы автоматической системы они часто дополняются различными вычислительными устройствами. Использование вычислительных устройств в системах автоматического управления имеет большие перспективы, что обусловлено существенными логическими и вычислительными возможностями современных вычислительных машин, позволяющих реализовать сложные алгоритмы управления. Цифровые автоматические системы строятся на базе совокупности вычислительных устройств, основными элементами которой являются:

1. Центральное вычислительное устройство.
2. Аналого-цифровой преобразователь (устройство ввода).
3. Цифро-аналоговый преобразователь (устройство вывода).

Вышеперечисленные устройства делятся на две группы: активные и пассивные устройства. Пассивные устройства следят за ходом технологического процесса, не вмешиваясь в него. Данные устройства хороши для предупреждения возникновения аварийной ситуации. Активные устройства не только являются помощником человека, но и в некоторых случаях ведут управляемый процесс существенно точнее и равномернее, чем человек. Целесообразнее вводить вычислительное устройство в автоматическую систему управления тогда, когда имеется необходимость обработки поступающей информации или в реализации сложных алгоритмов автоматического управления.