Информация в системах автоматизации процессов

ВВЕДЕНИЕ

Воронеж 2009

Учебное пособие

Э.Л. Топалов Ю.А. Булыгин Е.В. Капишников

МЕТОДИЧНІ РЕКОМЕНДАЦІЇ

ЗОВНІШНЬОЕКОНОМІЧНОЇ ДІЯЛЬНОСТІ ПІДПРИЄМСТВ

БЮДЖЕТУВАННЯ

до виконання лабораторних робіт

для студентів напряму підготовки

6.030503 «Міжнародна економіка»

(галузь знань «Економіка і підприємництво»)

та 6.050601 «Менеджмент»

(галузь знань «Менеджмент і адміністрування»)

усіх форм навчання

Укладачі: Кузьмін Олег Євгенович

Мельник Ольга Григорівна

Ноджак Любов Степанівна

Логвиненко Юлія Леонідівна

Дідик Андрій Миколайович

Редактор

Комп’ютерне верстання

(1) Т_сл - термін корисної експлуатації об’єкта основних засобів.

(2) Ф_перв, Ф_л – первісна та ліквідаційна вартість об’єкта основних фондів

(3) Qt – плановий обсяг випуску продукції підприємств у річному вираженні, грн.

(4) - відповідно до п.10, підрозділу 4 Перехідних положень Податкового кодексу України (№2755-VII від 02.12.2010 р.), встановлено такі ставки податку на прибуток підприємств:

з 01.04.2011 р. до 31.12. 2011р. – 23%;

з 01.01.2012 р. до 31.12. 2012 р. – 21%;

з 01.01.2013 р. до 31.12. 2013 р. – 19%;

з 01.01. 2014 р. – 16%.

[1] При розв’язання задачі доцільно враховувати, що витрати підприємства при формуванні собівартості продукції враховуються без ПДВ, а грошові потоки містять ПДВ.

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

ГОУВПО «Воронежский государственный технический университет»

Э.Л. Топалов Ю.А. Булыгин Е.В. Капишников

АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПРОЦЕССОВ: ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

Утверждено Редакционно-издательским советом университета в качестве учебного пособия

Воронеж 2009

УДК 69:658.512.22.011.56(076.5)

Топалов Э.Л. Автоматизация производственных процессов: лабораторный практикум: учеб. пособие/ Э.Л. Топалов, Ю.А. Булыгин, Е.В. Капишников. Воронеж: “ГОУВПО Воронежский государственный технический университет”, 2009, 195 с.

Учебное пособие включает в себя цикл лабораторных работ с изучением некоторых основных принципов автоматизации производственных процессов.

Издание соответствует требованиям Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 130500 “Нефтяное дело” специальности 130501 “Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ”, дисциплина “Основы автоматизации производственных процессов”.

Предназначено для студентов всех форм обучения.

Табл.21.ил.79.Библиогр.:15 назв.

Рецензенты: кафедра гидрологии, инженерной

геологии и геоэкологии Воронежского государственного университета (канд. техн. наук, доц. Ю.М. Зинюков); докт. техн. наук, проф. Н.В. Мозговой

© Топалов Э.Л., Булыгин Ю.А., Капишников Е.В., 2009

© Офомление. ГОУВПО “Воронежский государственный технический университет”, 2009.

Автоматизация производственных процессов производства в нашей стране по существу началась в 60-е годы прошлого столетия с переводом стро­ительства на индустриальную основу, которая дала развитие боль­шому числу новых технологических процессов, с использованием сложного оборудования. Но, во многих случаях, комплекс техноло­гического оборудования, включающий в себя различные машины и агрегаты, не может быть эффективно использован без организации эффективного управления.

Автоматизация технологических процессов, в своем практи­ческом аспекте, ставит своей задачей обеспечение самопротекания (т.е. без непосредственного участия человека) того или иного процесса с обеспечением заранее указанных его характеристик - параметров. Эта цель достигается путем использования в технологическом процессе специфического оборудования—автоматических управляющих (регулирующих) устройств, или, как их чаще называют, - автоматических регуляторов. При этом автоматический регулятор является органически составной частью техноло­гического оборудования, а не какой-то дополнительной к нему пристройкой; зачастую бывает затруднительно среди технологического оборудования однозначным образом выделить элементы системы регулирования. Более того, с позиций теории автоматического управления, все оборудование, задействованное в автоматически протекающем технологическом процессе, входит в состав системы автоматического управления (регулирования) - САУ (САР). Таким образом, оборудование технологического процесса можно рассматривать двояко: с позиций специалиста – технолога; с позиций специалиста по автоматическим системам. Вероятно, оттого в какой степени каждый из специалистов сможет совместить в себе обе точки зрения, будет зависеть эффективность их диалога и, разу­меется, эффективность совместной работы.

Следовательно, можно считать не только желательным, но и необходимым знакомство студентов технологического направления подготовки, в частности специальности “Проектирование, сооружение и эксплуатация газонефтепроводов и газонефтехранилищ”, с основными принципами автоматизации, ее возможностями и ограничениями, задачами и техническими сред­ствами в области производственных процессов.

Эти знания необходимы инженеру, чтобы правильно ориентироваться при формулировке требований к разрабатываемым средствам автоматизации, чтобы разговаривать с инженерами по ав­томатизации на общепонятном языке, рационально выбирать комплекс необходимых машин и оборудования с учетом их взаимодействия в процессе работы и возможностей автоматического управления ими. Следует заметить, что инженеры в своей деятельности сталкиваются с использованием автоматизированных машин, и можно с уверенностью предположить, что эта тенденция бу­дет в дальнейшем только усиливаться. И вопреки встречающемуся расхожему мнению - "чем автоматизированнее машина, тем проще с ней обращаться", надо указать, что эффективное применение таких машин возможно только на основе знания принципов их функционирова­ния, в противном случае эффект от использования может быть обрат­ным, а само поведение машины вызывать недоумение.

Управление процессами (объектами) без участия человека само по себе не является самоцелью автоматизации. Автоматическое управление технологическими процессами кроме освобождения человека от рутинной и однообразной работы, требующей повышен­ного внимания в достаточно тяжелых условиях производства (шум, вибрация, наличие вредных примесей в воздухе и др.), позволяет значительно повысить качество управления. Под этим понимается не только повышение точности поддержания необходимых техноло­гических параметров - давления, температуры и т.д., но и быстрота и безошибочность реакции на различного рода аварийные ситуации. Все это в совокупности позволяет снизить непроизводительные из­держки, повысить качество продукции, снизить ее себестоимость, повысить культуру производства.

Кроме того, существуют технологические процессы в химичес­ком производстве, производстве строительных материалов, проте­кающие настолько быстро, что человек не в состоянии эффективно ими управлять. Внедрение таких «быстрых» технологий без авто­матизации вообще невозможно.

Первый опыт создания автоматических регуляторов уходит кор­нями в глубокую древность, и искать имя первого человека начав­шего заниматься автоматизацией также бесперспективно, как и имя изобретателя колеса. Элементы устройств обеспечивавших посто­янный напор воды для водяных мельниц и орошения земли не раз находили при археологических раскопках древних поселений. Смот­реть на такие примеры автоматизации снисходительно, свысока не следует, - уровень автоматизации соответствовал уровню техноло­гического процесса. По мере совершенствования и усложнения тех­нологических процессов совершенствовалось и то, что принято сей­час называть автоматизацией. Особенно сильный толчок в своем развитии автоматизация получила после изобретения парового дви­гателя; понадобились регуляторы давления пара, скорости вращения двигателя и др. И этот период можно считать началом перехода ав­томатизации из разряда своеобразного искусства в разряд науки - автоматики - науки об управлении процессами. Автоматика ста­ла приобретать черты теоретической науки; были востребованы мно­гие разделы математики: частотный анализ (преобразование Фурье), операционное исчисление (преобразование Лапласа, преобразование Хевисайда), некоторые области дифференциальных уравнений, Бу­лева алгебра и многие другие. Кроме того, исключительно из запро­сов автоматики появились и получили развитие многие новые разде­лы математики. По мере своего развития автоматика сама стано­вилась родоначальницей некоторых технологических процессов, в частности, так называемых информационных технологий. К на­стоящему времени автоматика превратилась в огромную область человеческих знаний, ценность которых заключается не только в их практическом использовании, например для автоматизации про­изводства, но и в мировоззренческом аспекте, для более полного понимания окружающего нас мира, частью которого являемся и мы сами. Ведь и человек и вселенная, как по частям, так и целиком "функционируют" автоматически. Изучением явлений окружающе­го нас мира занимаются разные науки и, в частности, - физика, но в отличие от неё автоматика использует иные принципы и понятия. Если в физике одним из фундаментальных понятий является энер­гия, и взаимодействие объектов физического мира это, в первую очередь, энергетическое их взаимодействие, то в основе автомати­ки лежит понятие информации; окружающий мир — это объекты, находящиеся в постоянном обмене информаций. При этом каждый объект является преобразователем информации. (рис. 1.1). Он явля­ется и получателем информации и, с другой стороны, её источником.

Рис. 1.1. Графическое представление преобразователя информации:

X - входная (преобразуемая) величина (сигнал);

Y - выходная (преобразованная) величина (сигнал);

F - функция преобразования

Информация передается с помощью носителей - сигналов, в роли которых могут быть любые физические величины: электричес­кий ток, напряжение, сопротивление, механическое перемещение, угол поворота, давление, частота, временной интервал и др.

Таким же образом рассматривается и технологический процесс, подвергаемый автоматизации: входными величинами будут являться всякого рода воздействия на процесс, а выходными - его параметры.

Рассмотрим в качестве примера технологического процесса процесс получения сжатого воздуха в компрессоре.

Вся компрессорная установка, включающая в себя воздушный насос, приводимый во вращение электрическим двигателем и накопительную емкость (ресивер), представляет собой ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ (ОУ), т.е. то, чем необходимо управлять. Параметром, несущим информацию о со­стоянии ОУ является величина давления воздуха в ресивере, воз­действиями (входными величинами) будут: скорость вращения двигателя, продолжительность его работы, производительность на­соса, температура воздуха, интенсивность потребления (расхода) воздуха из ресивера и др. Если задачей автоматизации компрессора считать поддержание заданной величины давления воздуха, то все воздействия на наш ОУ можно разделить на две группы: воздей­ствия с помощью которых можно пытаться поддерживать необхо­димое давление - скорость и продолжительность вращения двига­теля - т.н. УПРАВЛЯЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ и воздействия пре­пятствующие этому - непостоянство потребления воздуха, измене­ния температуры, изменение производительности насоса из-за изно­са - т.н. ВОЗМУЩАЮЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ.

Такое разделение воздействий является принципиальным, т.к. возмущающие воздействия, в отличие от управляющих, не зависят от наших (или нашей управляющей системы) желаний, они являются случайными и непредсказуемыми и препятствуют самопротеканию процесса обеспечения заданного давления. Из-за присутствия воз­мущающих воздействий и возникает необходимость в управ­лении процессом. И независимо от того, осуществляется управле­ние вручную (оператором) или автоматически, суть процесса управ­ления всегда одна: в процессе управления, с помощью управляю­щих воздействий производится компенсация всех возмущаю­щих, в результате общее воздействие на ОУ будет равно нулю, а значит не будет причин для отклонения параметра ОУ от желаемого значения. В рассматриваемом примере, изменяя про­должительность работы двигателя насоса (управляющее воздей­ствие), системе управления удается поддерживать заданную вели­чину давления независимо от степени влияния всех дестабилизиру­ющих факторов (возмущающих воздействий). Если, к примеру, уве­личится расход воздуха потребителем, то система управления бу­дет включать двигатель чаще и на более продолжительное время; если увеличатся обороты двигателя (из-за увеличения напряжения в сети), то продолжительность периодов его работы уменьшится.

Из сказанного следует, что система управления должна каким-то образом связать между собой параметры и возмущающие воз­действия с управляющими, при этом управляющие и возмущающие воздействия в сумме должны быть равны нулю. Эта задача может быть решена двумя способами или, как принято называть, на основе двух принципов регулирования.

Дата добавления: 2017-02-01; Просмотров: 69; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!