Иерархия управления промышленным предприятием
Классификация подсистем автоматизации
Объем и степень автоматизации
Успех автоматизации в значительной степени определяется правильным выбором степени и объема автоматизации. По степени автоматизации различают объекты с частичной, комплексной и полной автоматизацией.
Частичная автоматизация — первый этап автоматизации, при котором на дистанционное или автоматическое управление переводят отдельные машины, механизмы и установки, не имеющие внешние связи с другими производственными процессами. Частичная автоматизация не позволяет использовать все преимущества автоматизации, так как в технологической цепи остаются неавтоматизированные процессы.
Комплексная автоматизация — второй этап автоматизации, при котором весь комплекс производственных операций, а также вспомогательные операции осуществляются по заранее разработанным программам и режимам с помощью различных автоматических устройств, объединяемых общей системой управления. При этом функции человека сводятся к наблюдению за ходом процесса, анализу его показателей и выбору режимов работы оборудования.
Полная автоматизация — завершающий этап автоматизации производства, при котором система автоматических машин выполняет без непосредственного участия человека весь комплекс операций производственного процесса, включая выбор и установление режимов работы, обеспечивающих наилучшие показатели в данных условиях. Основой перехода к полной автоматизации служит определение и установление оптимальных режимов работы оборудования и автоматизация оперативного управления, т.е. автоматическое согласование режимов работы отдельных машин и агрегатов.
Объем автоматизации определяется числом операций, процессов и устройств, управление которыми осуществляется с помощью средств автоматики.
Под уровнем автоматизации понимают степень совершенства технических средств, с помощью которых осуществляется автоматизация.
Степень автоматизации, ее объем и уровень выбирают для каждого объекта с обоснованием технико-экономической эффективности и возможности устранения тяжелых и вредных условий труда обслуживающего персонала.
В ходе управления сложными и простыми объектами приходится осуществлять много функционально различных операций, которые выполняют разные подсистемы, входящие в общую схему автоматизации объекта.
Информационные включают подсистемы технологического контроля и телеизмерения, технологической и телесигнализации. Результат действий этих подсистем адресуется оператору, а его задачей является принятие того или иного решения.
Защитныеподсистемы включают средства технологической и аварийной защиты, технологической и аварийной блокировки, предохраняющие технологическое оборудование от последствий неправильной эксплуатации.
К управляющимотносятся подсистемы телеуправления, включая дистанционное управление, телемеханические подсистемы, диспетчеризации, автоматического управления и регулирования.
Основные функции подсистемы технологического контроля: а) получение количественных и качественных показателей технологического процесса — всех видов измерений с помощью контрольно-измерительных приборов (КИП); б) наблюдение за ходом технологического процесса. Разница в функциях заключается в том, что во втором случае фиксируется характер изменения физических величин. Для реализации функций технологического контроля применяют приборы местного и дистанционного действия, а также приборы с регистрацией.
Сходные функции у подсистемы технологической сигнализации. Для нее используются те же приборы и технические средства, отличается лишь форма подачи информации в виде соответствующего сигнала. Это световая, звуковая, цветовая (изменяется цвет краски), одоризационная (появляется запах) сигнализация. Форма подачи сигналов — непрерывная и дискретная (проблесковая). Очень важно, чтобы сигнал не был пугающим и монотонным (привычным). Звуковые сигналы подаются звонками, сиренами, ревунами, зуммерами, иногда выстрелами, световые - лампами, табло, мнемосхемами. Информация должна передаваться без задержек и искажений, причем, желательно, в альтернативном виде (да — нет). Основное требование, предъявляемое к сигналам,— достаточная информативность.
По функциональным признакам подсистемы сигнализации разделяют на командную, контрольную, предупредительную, аварийную и положения (для оповещения о достижении устройствами крайних или промежуточных положений).
Очень важную роль играют подсистемы технологической защиты и блокировки, назначение которых состоит в защите технологического оборудования от аварийных ситуаций и нарушения режима вследствие неправильной эксплуатации совместно работающих объектов. Главными причинами нарушения режима являются: прекращение подачи сырья или энергии, а также несоблюдение синхронности работы установок.
Эти подсистемы, естественно, являются автоматическими и осуществляют оперативное вмешательство для прекращения функционирования объекта в целом или его части путем останова либо переводом на холостой ход. Таким образом осуществляется блокирующее воздействие. Деблокирующее воздействие — повторный пуск после устранения причины нарушения режима.
Различают объектные блокировки (автоматическая защита) и межобъектные (синхронизирующая защита). К первым можно отнести действие различного рода предохранительных устройств — клапанов, плавких предохранителей и т. д. Примером межобъектной блокировки может служить известная последовательность операций при пуске радиальных насосов: закрытие запорного органа, пуск насоса, затем открытие магистрали. Особый вид блокировки — аварийная защита, когда автоматически прекращается доступ энергии, сырья, продукта к объекту, чтобы исключить его неминуемый выход из строя. Сюда часто относят подсистемы автоматического пожаротушения и дымоудаления.
Уровень оснащения объекта автоматизации различными подсистемами зависит от конкретных условий эксплуатации и нормативных документов, определяющих минимально необходимый уровень автоматизации.
Иерархический принцип управления заключается в многоступенчатой организации процесса управления, где каждая ступень управления имеет свои объекты и цели управления.
Структура управления современным промышленным предприятием характеризуется тремя уровнями иерархии управления (рис.1.). Нижний уровень (I) представляет собой локальные системы регулирования, функции которых сводятся к стабилизации отдельных технологических параметров. Такие простые задачи решаются автоматическими устройствами без участия человека, и поэтому системы регулирования нижнего иерархического уровня называются автоматическими системами регулирования (АСР). Объекты регулирования на этом уровне - элементарные процессы с соответствующими технологическими аппаратами.
|
|
Рис 1. Иерархия управления предприятием
Следующий иерархический уровень (II) образуют системы управления технологическими процессами. Объектами управления на этом уровне являются уже целые технологические процессы вместе с технологическим оборудованием и локальными АСР. Здесь решаются задачи оптимизации технологических режимов процессов. Кроме того, в функции управления на этом уровне входит выявление и устранение ненормальных (аварийных) режимов, переключение оборудования в технологических схемах, вычисление технико-экономических показателей процессов и т. п. Указанные функции управления относительно сложны и не могут быть целиком возложены на автоматические устройства. Поэтому в системах управления технологическими процессами применяют управляющие вычислительные комплексы (УВК). Такие системы управления получили название автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). АСУТП предназначены для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления (оптимальности) и с помощью современных средств сбора и переработки информации (в первую очередь средств вычислительной техники).
На верхнем иерархическим уровне (III) осуществляется управление всем предприятием. Объектом управления здесь является все производство и оборудование, а также АСУТП предыдущего иерархического уровня. Здесь решаются задачи управления всем производством в целом с применением ЭВМ и участием операторов. При этом решаются задачи не только технологического управления отдельными производствами, но и планово-экономические задачи, обеспечивается эффективность работы всего предприятия. Система управления этого уровня получила название автоматизированной системы управления предприятием (АСУП).
Из сказанного видна роль локальных АСР нижнего иерархического уровня в общем процессе управления промышленным предприятием: они являются периферийными органами управления, через которые реализуются решения, принимаемые в процессе управления на более высоких иерархических уровнях.