Системы управления технологическими процессами и информационные технологии

1.

СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
И ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

2.

Учебно-методическая литература
1. Благовещенская, М. М.
Информационные технологии
систем управления
технологическими процессами.
– М. : Высш. шк., 2005.

3.

Учебно-методическая литература
2. Оборудование и
автоматизация
перерабатывающих
производств. А. А. Курочкин. –
М. : КолосС, 2007.

4.

Учебно-методическая литература
3. Юсупов Р.Р. Методические
указания к выполнению
лабораторных работ. – Уфа:
БГАУ, 2017.

5.

Учебно-методическая литература
4. Юсупов Р.Р.
Методические указания к
выполнению расчетнографической работы. –
Уфа: БГАУ, 2017.

6.

Лекция 1
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
АВТОМАТИЗАЦИИ

7.

1.1. Основные понятия и определения
автоматизации
1) автоматический контроль и
сигнализация
2) автоматическое регулирование
3) автоматический пуск и
остановка
4) автоматическая защита

8.

1.1. Основные понятия и определения
автоматизации
Структурная схема САР
Целью САР является поддержание постоянной
некоторой величины (параметра),
характеризующей процесс или изменение ее
по заданному закону (алгоритму),
при котором регулируемая величина
мало отличается от заданного значения.

9.

1.1. Основные понятия и определения
автоматизации
Структурная схема САР
(регулирование по отклонению)

10.

1.2. Измерение физических величин и
параметров технологического процесса
Средство измерений – техническое средство,
используемое при измерениях и имеющее
нормированные метрологические свойства.
Погрешность
измерения
Абсолютная
Относительная
Δ =Х – Хи
δ% = (Δ/Хи)100%.

11.

1.2. Измерение физических величин и
параметров технологического процесса
Методы и средства
измерения температуры
Контактные
Бесконтактные

12.

1.2. Измерение физических величин и
параметров технологического процесса
Методы и средства
измерения давления
Манометры
Измерительные
преобразователи
давления

13.

1.2. Измерение физических величин и
параметров технологического процесса
Методы и средства
измерения расхода

14.

1.2. Измерение физических величин и
параметров технологического процесса
Методы и средства
измерения уровня

15.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Регулирующие органы
Рабочая расходная характеристика

16.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Односедельный регулирующий орган

17.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Шланговый регулирующий орган

18.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Заслоночный
регулирующий
орган

19.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Электромагнитный
клапан
с односедельным
РО,
оснащенный
электромагнитным
ИМ

20.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Многооборотный
электродвигательный ИМ
МЭМ-40

21.

1.3. Исполнительные устройства систем
управления технологическими процессами
Пружинный мембранный
пневматический ИМ

22.

Лекция 2
ПОНЯТИЕ ПЕРЕДАТОЧНОЙ ФУНКЦИИ.
ТИПОВЫЕ ЗАКОНЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ.
ПОНЯТИЕ, СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ
АСУТП И ПТК

23.

2.1. Понятие передаточной функции
Режимы работы
объекта управления
Статический
Динамический

24.

2.1. Понятие передаточной функции
Линейное дифференциальное уравнение второго порядка
2
d y(t )
dy(t )
dx(t )
a2
a
a
y
(
t
)
b
b
x
(
t
)
1
0
1
0
2
dt
dt
dt
Замена:
Получаем:
d
p
dt
a p
2
2
a1p a0 y (t ) b1p b0 x(t )

25.

2.1. Понятие передаточной функции
Стандартная форма записи:
2 2
T2 p
2
T2
a 2 a0
T1p 1 y (t ) k τp 1 x(t )
T1 a1 a0
b1 b0
y (t ) W1 (p) x(t )
k τp 1
W1(p) 2 2
– передаточная функция звена
T2 p T1p 1

26.

2.1. Понятие передаточной функции
Графическое обозначение звена САУ

27.

2.1. Понятие передаточной функции
Структурная схема САУ
y (t ) x1 (t ) W2 ( p ) x2 (t ) W3 ( p ) x3 (t )

28.

2.2. Типовые законы регулирования
Закон регулирования –
это математическая зависимость, с помощью которой
определяется регулирующее воздействие u(t)
по сигналу рассогласования ε(t).
Типовые линейные законы регулирования
•пропорциональный (П);
•интегральный (И);
•пропорционально-интегральный (ПИ);
•пропорционально-интегрально-дифференциальный (ПИД).

29.

2.3. Понятие, структура и функции АСУТП и ПТК
Автоматизированная система управления
технологическими процессами (АСУТП) –
человеко-машинная система, обеспечивающая
автоматизированный сбор, обработку информации
и управление технологическими объектами
в соответствии с принятыми критериями.

30.

2.3. Понятие, структура и функции АСУТП и ПТК
Программно-технический комплекс (ПТК) –
это совокупность средств вычислительной техники,
программного обеспечения и средств создания
и заполнения машинной информационной базы,
достаточных для выполнения одной или более задач АСУ.

31.

2.3. Понятие, структура и функции АСУТП и ПТК
Основные этапы реализации управления ТОУ

32.

2.3. Понятие, структура и функции АСУТП и ПТК
Программируемый измеритель-регулятор
температуры и влажности МПР51-Щ4

33.

2.3. Понятие, структура и функции АСУТП и ПТК
SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition)
(система диспетчерского управления и сбора данных) –
это совокупность аппаратно-программных средств,
обеспечивающих возможность мониторинга
(непрерывного наблюдения, контроля), анализа и управления
параметрами технологического процесса человеком.

34.

Лекция 3
ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
АВТОМАТИЗАЦИИ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

35.

3.1. Назначение функциональных схем
автоматизации
Функциональная схема автоматизации
представляет собой чертеж, на котором
схематически условными обозначениями изображены:
- технологическое оборудование;
- коммуникации;
- органы управления и средства автоматизации
(приборы, регуляторы, вычислительные устройства)
с указанием связей между технологическим оборудованием
и элементами автоматики,
а также связей между отдельными элементами автоматики.

36.

3.2. Обозначения на функциональных схемах
автоматизации
Обозначения направления потока жидкости или газа:

37.

3.2. Обозначения на функциональных схемах
автоматизации
Условное обозначение прибора для измерения и
автоматического регулирования перепада давления

38.

3.2. Обозначения на функциональных схемах
автоматизации
Изображение участка трубопровода:
а) упрощенным методом; б) развернутым методом.

39.

3.3. Пример функциональной схемы
автоматизации

40.

ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ СХЕМЫ
АВТОМАТИЗАЦИИ ТИПОВЫХ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ

41.

3.4. Схема контроля температуры
Индикация,
регистрация (TIR) и
регулирование (ТС)
температуры

42.

3.4. Схема контроля температуры
Термоэлектрический преобразователь типа ТХА
Марка ТХАУ Метран 271

43.

3.4. Схема контроля температуры
Запорно-регулирующий
клапан
с электрическим
исполнительным
устройством

44.

3.5. Схема контроля давления
Индикация,
регистрация и
регулирование
давления
(PIRK, PC)

45.

3.5. Схема контроля давления
Пневматический первичный
преобразователь давления,
марка МС-П-2 (манометр
сильфонный с
пневмовыходом)

46.

3.5. Схема контроля давления
Пневматическое устройство регулирующее пропорциональноинтегральное, марка ПР3.31

47.

3.5. Схема контроля давления
Пневматическое
исполнительное
устройство

48.

3.6. Схема контроля уровня и расхода
Индикация,
регистрация и
регулирование
расхода (FIRK, FC)

49.

3.6. Схема контроля уровня и расхода
Диафрагма камерная марки ДКС (сужающее устройство)

50.

3.6. Схема контроля уровня и расхода
Передающий преобразователь расхода
13ДД11
Сапфир-22ДД

51.

3.7. Схема управления электродвигателем
Управление
электродвигателем,
являющимся
приводом
центробежного насоса

52.

Лекция 4
СОВРЕМЕННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ПРОИЗВОДСТВЕННОТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

53.

Структура АСУ хлебозавода

54.

Структура управления хлебозаводом