Warstwowa struktura układów sterowania ciągłymi procesami przemysłowymi

Transkrypt

1 Warstwowa struktura układów sterowania ciągłymi procesami przemysłowymi

2 warstwa zarządzania warstwa sterowania operatywnego system stertowania zmiennych procesowych ciągłych warstwa sterowania nadrzędnego warstwa regulacji bezpośredniej system sterowania zmiennych warstwa sterowania grup maszyn i urządzeń warstwa sterowania napędów procesowych binarnych system sygnalizacji kontroli i dokumentacji procesu urządzenia wykonawcze ciągłe urządzenia wykonawcze dwupołożeniowe system zbierania i przetwarzania zmiennych procesowych

3 Charakterystyka warstw struktury funkcjonalnej SA Warstwa regulacji bezpośredniej: zapewnia poprawne warunki pracy aparatów Warstwa sterowania nadrzędnego: zapewnia odpowiednią jakość produkcji Warstwa sterowania operatywnego: zapewnia osiągnięcie zadanej wielkości i jakości produkcji przy minimalnych kosztach Warstwa zarządzania: określa wielkość i jakość produkcji

4 Przykład obiektu o strukturze hierarchicznej - reaktor chemiczny Poziom, ciśnienie, temperatura Skład chemiczny produktów, rozkład granulometryczny kryształów całkowita masa produktów przeprowadzanych przez katalizator do czasu jego wymiany, czas pracy reaktora do chwili czyszczenia, natężenia dopływu surowca czas pracy pomiędzy remontami, wielkość produkcji za zmianę, zużycie surowców i energii na jednostkę produktu warstwa bezpośrednia warstwa nadrzędna sterowanie operatywne zarządzanie

5 Przykład modelu w strukturze hierarchicznej - reaktor chemiczny Transmitancja operatorowa (widmowa) wiążąca poziom i temperaturę z natężeniami przepływu produktów i czynnika chłodzącego równania różnicowe wiążące skład produktu z natężeniami dopływu surowców, składami reagentów i temperaturą reakcji, modele statyczne (dla stanów ustalonych) zależności wiążące koszt produkcji z natężeniami produkcji warstwa bezpośrednia sterowanie nadrzędne sterowanie operatywne

6 Reaktor chemiczny F T A A Reaktor chemiczny o pracy ciągłej A B C F T F T g gwe T gwy

7 Klasyfikacja procesów przemysłowych Procesy przemysłowe Procesy ciągłe i wsadowe Procesy nieciągłe Procesy binarne Procesy dyskretne podstawowa treść wykładu z APC

8 Charakterystyka procesów ciągłych Definicja: Procesy o współrzędnych stanu będących ciągłymi funkcjami czasu. Współrzędnymi tymi mogą być np. natężenia przepływu, poziomy, ciśnienia, temperatury, stężenia. Modele matematyczne: Równania algebraiczne, różnicowe i różniczkowe.

9 Dominująca problematyka automatyzacyjna: Automatyczna stabilizacja i kompensacja, wyznaczanie punktów pracy ustalonej aparatów, określanie rozdziału obciążeń pomiędzy równolegle pracujące aparaty. Przykłady: Procesy przepływu mas i energii oraz przemian fizycznych i chemicznych, stacjonarne reżimy procesów produkcji energii elektrycznej i cieplnej w blokach energetycznych, stacjonarne reżimy procesów przemysłu chemicznego, cementowego, papierniczego, hutniczego.

10 Charakterystyka procesów nieciągłych (binarnych) Definicja Procesy o współrzędnych stanu będących binarnymi funkcjami czasu. Współrzędnymi tymi mogą być stany załączenia napędów, maszyn, urządzeń i aparatów, stany sygnalizatorów położenia itp. Modele matematyczne Tabele funkcji logicznych, równania boolowskie, wykresy czasowe, wykresy kolejności łączeń.

11 Dominująca problematyka automatyzacyjna Sterowanie logiczne kombinacyjne i sekwencyjne Przykłady Procesy zmiany stanu załączenia napędów, maszyn, urządzeń i aparatów: np. procesy rozruchu i odstawienia bloków energetycznych i instalacji chemicznych, procesy kontroli i testowania wyrobów w przemyśle elektrotechnicznym i maszynowym.

12 Charakterystyka procesów nieciągłych (dyskretnych) Definicja Procesy o skończonej liczbie współrzędnych stanu, dających się zakodować za pomocą całkowitoliczbowych funkcji czasu. Współrzędnymi tymi mogą być np. parametry charakteryzujące właściwości dyskretnego elementu (typ, rodzaj materiału, rodzaj obróbki, przeznaczenie), parametry charakteryzujące etap montażu i zestaw maszyn na linii montażowej. Modele matematyczne Relacje wiążące zbiory o skończonej ilości elementów.

13 Dominująca problematyka automatyzacyjna Sterowanie wprzód z adaptacją modelu w celu określenia długo- i krótkofalowych planów produkcji, określenia znamionowych harmonogramów pracy, określenia kolejności realizacji operacji technologicznych i wyznaczenia elementów poddawanych operacjom technologicznym. Przykłady Procesy transportu, procesy magazynowania, procesy obróbki i procesy montażu dyskretnych elementów w przemyśle elektrotechnicznym, maszynowym, hutniczym.