Уровни управления технологическими процессами. Задачи, решаемые на каждом уровне

При разработке проекта автоматизации в первую очередь необходимо решить, с каких мест те или иные участки объекта будут управляться, где будут размещаться пункты управления, операторские помещения, какова должна быть взаимосвязь между ними, т. е. необходимо решить вопросы выбора структуры управления. Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними. Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой. Выбор структуры управления объектом автоматизации оказывает существенное влияние на эффективность его работы, снижение относительной стоимости системы управления, ее надежности, ремонтоспособности и т. д.

Система автоматизации состоит из объекта автоматизации и системы управления этим объектом. Благодаря определенному взаимодействию между объектом автоматизации и системой управления система автоматизации в целом обеспечивает требуемый результат функционирования объекта, характеризующийся основными и вспомогательными параметрами (основные- величины, характеризующие целесообразный конечный продукт технологического процесса, отдельные параметры, определяющие ход технологического процесса, и т. д.; вспомогательные-величины, характеризующие работу установок подготовки технологического пара, насосных станций и т. д.

Объект автоматизации в общем случае состоит из нескольких связанных друг с другом участков управления.

Система управления в зависимости от важности регулируемых параметров, круга работников эксплуатационного персонала, которым необходимо знать их значения для осуществления оптимального управления объектом, в общем случае должна обеспечивать разные уровни управления объектом автоматизации, т. е. должна состоять из нескольких пунктов управления, в той или иной степени взаимосвязанных друг с другом.

Структуры управления объектом автоматизации могут быть в частных случаях одноуровневыми централизованными, одноуровневыми децентрализованными и многоуровневыми.

Одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется с одного пункта управления, называются централизованными. Одноуровневые системы, в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными.

На рис. 2.2, стрелками показаны только основные потоки передачи информации от объекта управления к системе управления и управляющие воздействия системы на объект управления. На рис. 2.2 отдельные части сложного объекта управления, управляемые соответственно с пунктов ПУ1 — ПУЗ, разделены штриховыми линиями. Одноуровневые централизованные системы применяются для управления несложными объектами или объектами, расположенными на небольшой территории. Большинство промышленных объектов в настоящее время представляет собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на значительном расстоянии друг от друга. Кроме основных технологических установок, объекты имеют большое число вспомогательных установок-подобъектов (промышленные котельные, компрессорные, очистные сооружения и т. п.).

Если управление такого комплексного объекта построить по одноуровневой централизованной системе, то намного усложнятся коммуникации системы управления, резко возрастут затраты на ее сооружения и эксплуатацию, центральный пункт управления получится громоздким. Переработка информации, большая часть которой является ненужной для непосредственного ведения технологического процесса, представляет большие затруднения.. Удаленность пункта управления от того или иного вспомогательного подобъекта затрудняет принятие оперативных мер по устранению неполадок. В этом случае приемлемой становится одноуровневая децентрализованная система управления. Но с помощью одноуровневых систем не всегда представляется возможным оптимально решить вопросы управления технологическими процессами. Это в первую очередь относится к сложным технологическим процессам. Тогда целесообразно переходить к многоуровневым системам управления.

на рис. 2.3 трехуровневая система управления сложным объектом с разветвленными технологическими связями между установками. Отдельные технологические установки управляются децентрализованно с пунктов управления 1 — 7. Это первый уровень управления. С пунктов 1 — 7 соответственно управляются объекты, имеющие существенную технологическую взаимосвязь. В связи с этим наиболее ответственные регулируемые параметры установок передаются на пункты управления 8 — 10 второго уровня управления. Основные параметры, определяющие технологический процесс объекта в целом, могут управляться и контролироваться с пункта управления третьего уровня.

Для первого уровня при проектировании целесообразно предусматривать три режима управления:

1) командами, поступающими от уровня более высокого ранга; 2) командами, формирующимися непосредственно на первом уровне; 3) командами, поступающими как с уровня более высокого ранга, так и формирующимися непосредственно на первом уровне.

Для уровня второго ранга и выше возможны четыре режима работы:

1) аппаратура данного i-го ранга принимает и реализует в управляюшие воздействия команды (i+1)-го ранга;

2) команды формируются непосредственно на аппаратуре i-го ранга;

3) все функции управления с i-го ранга передаются на аппаратуру (i-1)-го ранга;

4) часть команд на аппаратуру i-го ранга поступает с (i + 1)-го ранга, часть команд формируется на i-м ранге, часть функций управления передана на аппаратуру (i — 1)-го ранга.

Аппаратура i-го ранга соответственно должна иметь переключатели режимов на три положения с четкой сигнализацией положений.Перевод аппаратуры с режима 1 на режим 2 осуществляется по команде или с разрешения оператора системы вышестоящего ранга.

Передача функций управления тем или иным параметром на нижестоящий ранг осуществляется только после приема команды о передаче и подтверждения оператора системы нижестоящего ранга о готовности к принятию на себя тех или иных функций управления (формирования команд).

Многоуровневая структура системы управления обеспечивает ее надежность, оперативность, ремонтопригодность. При этом легко решается оптимальный уровень централизании управления с минимальным количеством средств технологического контроля, управления и линий связи между ними.