Разработка структурной схемы технологического объекта
Практическое занятие № 5
(7 семестр)
Тема занятия: Разработка общей структуры автоматизированного системы управления технологическим объектом в обрабатывающем производстве
Понятие технологического объекта и его общая структурная схема
Технологический объект управления (ТОУ) – это совокупность технологического оборудования и реализованного на нём технологического процесса в соответствии с требованиями и уровнем рассмотрения задач его автоматизации, т.е степени автоматизации (см. практические занятия 3 и 4). В зависимости от уровня автоматизации технологическим объектом управления могут быть:
· отдельные устройства и механизмы (например, электроприводы, регуляторы параметров рабочих процессов – температурных, силовых, скоростных и т.д.) – уровень рабочих процессов;
· технологические единицы оборудования (станки, сварочные аппараты, гальванические ванны и др.) – уровень технологических операций;
· группы оборудования (производственные модули или ячейки, роботизированные комплексы, автоматические линии) – уровень технологических процессов;
· отдельные производства (участки, цехи), реализующие самостоятельный технологический процесс – уровень производственного цикла;
· оперативное планирование и диспетчерское управление технологическими процессами в отдельных производствах – уровень оперативного управления производством;
· службы подготовки отдельного производства (дизайн и конструирование изделий, технологическое проектирование, подготовка управляющих программ для оборудования с ЧПУ) – уровень технической подготовки производства;
· производственный процесс предприятия, если управление им сводится к рациональному выбору и согласованию режимов работы отдельных единиц оборудования, групп оборудования, участков и отдельных производств – уровень производственного процесса;
· бизнес-процессы отельного предприятия или корпорации, направленные на обеспечение конкурентоспособности технологий и выпускаемой продукции – уровень бизнес-процессов.
Переходя к разработке системы управления тем или иным технологическим объектом, необходимо вначале представить систему управления в целом, определить её взаимодействие с объектом и его составными частями. Под структурой системы управления понимается совокупность частей системы, на которые она может быть разделена по определённому признаку, а также пути передачи воздействий между ними.
Графическое изображение структуры системы управления называется структурной схемой (рис.1).
Рис. 1.Общая структурная схема многоуровневой системы автоматизированного управления технологическими объектами в обрабатывающих дискретных производствах
Разработка структурной схемы технологического объекта
Прежде всего, следует рассмотреть структуру сложного объекта и его взаимосвязи с будущей системой управления. Сложный объект автоматизации в общем случае состоит из нескольких в большей или меньшей степени связанных друг с другом частей (внутренних объектов управления). Физически они могут представляться в виде отдельных устройств, механизмов, единиц оборудования и т.д. в структурной схеме управления рассматриваемого сложного технологического объекта. Другим физическим представлением сложного объекта могут стать несколько локальных каналов управления отдельными параметрами (например, скорости и вращающего момента ротора электродвигателя автоматизированного привода), который является, в свою очередь, внутренним объектом более сложного объекта в виде станка с ЧПУ.
Структурную схему системы управления тем или иным технологическим объектом рекомендуется разрабатывать в два этапа.
На первом этапе необходимо выяснить взаимосвязи между конкретным объектом управления и системой управления, а именно:
× выходные параметры объекта, характеризующие его количественные и качественные показатели функционирования;
× задание выходных параметров, которыми будет управлять создаваемая система управления;
× задание параметров, которые необходимо контролировать с целью получения информации, требуемой для принятия решения.
Второй этап разработки структуры системы управления – разработка структурной схемы. Разрабатывают структуру и вид системы управления в целом и её отдельных подсистем, а затем выбирают технические и программные средства автоматизации.
При разработке общей структуры системы управления и деление её на подсистемы следует руководствоваться следующим:
- если объект несложен, отдельные его части пространственно не удалены друг от друга, то применяют одноуровневые централизованные системы управления, т.е. локальные системы управления;
- если объект пространственно распределён, то применение одноуровневых централизованных систем управления намного усложняет линии связи, снижает надёжность системы в целом и т.п.; в этом случае более приемлемой становится одноуровневая децентрализованная (распределённая) система управления.