ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 11.01.2024
Просмотров: 89
Скачиваний: 7
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства / МЮ. Прахова, СВ. Щербинин, Е.А. Хорошавина, Л.Г. Дадаян, АН. Краснов, ОБ. Трушкин – Уфа УГНТУ, 2019 10 управления, их интенсивное и экстенсивное развитие требует по ЗНР более сложных систем управления, процедур принятия управленческих решений, алгоритмов формирования управляющих воздействий. Таким образом, в течение всего жизненного цикла промышленного предприятия необходимо постоянное совершенствование процессов управления. Из ЗНР вытекает также следующий важный вывод управление – это самый сложный вид человеческой деятельности. Если это будет не так, то все усилия по управлению объектами государством, отраслями, предприятиями, производствами, процессами – будут напрасными. В настоящее время совершенствование (усложнение) процессов управления может быть достигнуто с помощью двух инструментов
– применением математических и экономико-математических методов, которые образуют математическое, алгоритмическое и программное обеспечение системы управления
– применением средств вычислительной техники и информационных технологий – технического обеспечения системы управления. В любой системе управления состав и характеристики управляющей системы определяются задачами и характеристиками объекта управления. В сфере промышленного производства целесообразно выделить четыре уровня объектов управления, образующих иерархию
– предприятие – первичное звено в системе общественного производства, характеризующееся производственно-техническим, организационным, экономическими социальным единством
– производство – цех, установка, участок предприятия, осуществляющее выпуск основной и/или вспомогательной продукции предприятия
– процесс (технологический процесс) – последовательность действий (операций, приводящих к преобразованию энергии, к превращению исходных веществ, материалов, деталей, заготовок в готовый продукт или полупродукт
– операция (технологическая операция) – часть технологического процесса, характеризующаяся единством физических, химических, физико-химических или иных изменений, происходящих в объекте управления. Примерами предприятий как объектов управления являются нефтегазодобывающее управление нефтеперерабатывающий завод завод медицинских препаратов электростанция. Примерами производств крупных предприятий являются производство топлив и масел производство фенола и ацетона сталеплавильное производство производство автомобилей производство лекарств хлебопекарное производство производство
– применением математических и экономико-математических методов, которые образуют математическое, алгоритмическое и программное обеспечение системы управления
– применением средств вычислительной техники и информационных технологий – технического обеспечения системы управления. В любой системе управления состав и характеристики управляющей системы определяются задачами и характеристиками объекта управления. В сфере промышленного производства целесообразно выделить четыре уровня объектов управления, образующих иерархию
– предприятие – первичное звено в системе общественного производства, характеризующееся производственно-техническим, организационным, экономическими социальным единством
– производство – цех, установка, участок предприятия, осуществляющее выпуск основной и/или вспомогательной продукции предприятия
– процесс (технологический процесс) – последовательность действий (операций, приводящих к преобразованию энергии, к превращению исходных веществ, материалов, деталей, заготовок в готовый продукт или полупродукт
– операция (технологическая операция) – часть технологического процесса, характеризующаяся единством физических, химических, физико-химических или иных изменений, происходящих в объекте управления. Примерами предприятий как объектов управления являются нефтегазодобывающее управление нефтеперерабатывающий завод завод медицинских препаратов электростанция. Примерами производств крупных предприятий являются производство топлив и масел производство фенола и ацетона сталеплавильное производство производство автомобилей производство лекарств хлебопекарное производство производство
Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства / МЮ. Прахова, СВ. Щербинин, Е.А. Хорошавина, Л.Г. Дадаян, АН. Краснов, ОБ. Трушкин – Уфа УГНТУ, 2019 11 электроэнергии. Примеры процессов весьма многочисленны бурение скважин, добыча, транспортировка и хранение нефти и газа, электрообессоливание нефти, первичная перегонка нефти, каталитический крекинг, каталитический риформинг, металлообработка, мартеновский процесс, выпекание хлеба и многие другие. К технологическим операциям можно отнести, в частности, перемещение, дозирование, смешение, фильтрование, сжатие, нагревание, охлаждение, нагнетание, ректификацию, абсорбцию и т.д. Объектами управления могут быть вспомогательные системы предприятия водоснабжения, теплоснабжения, вентиляции, кондиционирования, очистки и другие.
1.4 Задачи и архитектура систем управления промышленными объектами Производства и процессы можно разделить на четыре класса
– непрерывные – характеризуются непрерывной подачей материалов, непрерывным технологическим процессом и непрерывным выпуском готовой продукции (примеры производство электроэнергии, трубопроводный транспорт нефти и газа, многие процессы нефтепереработки
– полунепрерывные (периодические) – характеризуются периодической загрузкой сырья, непрерывным технологическим процессом и периодической выгрузкой готовой продукции (примеры выплавка чугуна доменным способом, получение кокса методом замедленного коксования, выращивание урожая, решение задач на ЭВМ
– смешанные (непрерывно-дискретные) – характеризуются получением штучной продукции из материалов (примеры изготовление труб для магистральных трубопроводов, металлообработка, производство интегральных схем, конфет, лекарств
– дискретные – характеризуются получением штучной продукции из штучных компонентов, деталей, полуфабрикатов (примеры процессы сборки, сварки, упаковки, в частности, строительство магистральных трубопроводов. Непрерывные процессы обеспечивают более высокую производительность более высокое качество, меньший разброс параметров большее удобство для автоматизации за счёт стабильности режима. Некоторые процессы могут быть переведены из класса, скажем, периодических в класс непрерывных, например непрерывная разливка стали непрерывное изготовление труб непрерывная транспортировка нефти и газа. В тоже время непрерывные процессы практически не допускают изменение технологии или допускают изменение технологии в очень узких пределах. А смешанные и
1.4 Задачи и архитектура систем управления промышленными объектами Производства и процессы можно разделить на четыре класса
– непрерывные – характеризуются непрерывной подачей материалов, непрерывным технологическим процессом и непрерывным выпуском готовой продукции (примеры производство электроэнергии, трубопроводный транспорт нефти и газа, многие процессы нефтепереработки
– полунепрерывные (периодические) – характеризуются периодической загрузкой сырья, непрерывным технологическим процессом и периодической выгрузкой готовой продукции (примеры выплавка чугуна доменным способом, получение кокса методом замедленного коксования, выращивание урожая, решение задач на ЭВМ
– смешанные (непрерывно-дискретные) – характеризуются получением штучной продукции из материалов (примеры изготовление труб для магистральных трубопроводов, металлообработка, производство интегральных схем, конфет, лекарств
– дискретные – характеризуются получением штучной продукции из штучных компонентов, деталей, полуфабрикатов (примеры процессы сборки, сварки, упаковки, в частности, строительство магистральных трубопроводов. Непрерывные процессы обеспечивают более высокую производительность более высокое качество, меньший разброс параметров большее удобство для автоматизации за счёт стабильности режима. Некоторые процессы могут быть переведены из класса, скажем, периодических в класс непрерывных, например непрерывная разливка стали непрерывное изготовление труб непрерывная транспортировка нефти и газа. В тоже время непрерывные процессы практически не допускают изменение технологии или допускают изменение технологии в очень узких пределах. А смешанные и
Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства / МЮ. Прахова, СВ. Щербинин, Е.А. Хорошавина, Л.Г. Дадаян, АН. Краснов, ОБ. Трушкин – Уфа УГНТУ, 2019 12 дискретные процессы могут быть быстро перенастроены навыпуск иной продукции, конечно только в рамках класса продукции (металлические детали, хлебобулочные изделия и т.д.). Непрерывные процессы могут быть представлены как периодические
– каталитические процессы с длительным периодом нормальной (непрерывной) работы и периодической регенерацией катализатора
– все процессы, которые периодически останавливаются на текущий или капитальный ремонт с последующим пуском. Между классами процессов и задачами управления ими существуют связи. Сущность задач управления заключается в следующем
– контроль параметров – определение текущих значений технических и технологических параметров, характеризующих процесс температуры, давления, уровня, расхода, концентрации веществ, свойств веществ и пр
– стабилизация параметров – поддержание технических и технологических параметров на заданном уровне
– статическая оптимизация – определение наилучших в определённом смысле условий ведения процесса в установившихся состояниях, например, в виде оптимальных заданий регуляторам
– программно-логическое управление – управление объектом по определённой программе, устанавливающей порядок и логику выполнения действий, операций, например, управление пуском процесса, то есть переводом его их холодного состояния в рабочее
– динамическая оптимизация – определение наилучшей траектории движения объекта управления, перевода его из одного состояния в другое в соответствии с некоторым критерием оптимальности, например, с максимальным быстродействием или с минимальными потерями
– контроль координат – определение координат и ориентации заготовок, деталей в пространстве, например, в сборочном процессе
– составление расписания – календарное планирование последовательного запуска деталей в обработку на технологическом оборудования так, чтобы минимизировать общую продолжительность операций
– синхронизация потоков – согласование по скорости потоков поступления компонентов на сборочный узел в условиях случайных возмущений, связанных с отбраковкой компонентов на операциях контроля качества
– манипулирование – перемещение и ориентирование деталей в пространстве перед обработкой или сборкой
– распознавание образов – выбор деталей, инструментов нужной конфигурации из общей массы
– каталитические процессы с длительным периодом нормальной (непрерывной) работы и периодической регенерацией катализатора
– все процессы, которые периодически останавливаются на текущий или капитальный ремонт с последующим пуском. Между классами процессов и задачами управления ими существуют связи. Сущность задач управления заключается в следующем
– контроль параметров – определение текущих значений технических и технологических параметров, характеризующих процесс температуры, давления, уровня, расхода, концентрации веществ, свойств веществ и пр
– стабилизация параметров – поддержание технических и технологических параметров на заданном уровне
– статическая оптимизация – определение наилучших в определённом смысле условий ведения процесса в установившихся состояниях, например, в виде оптимальных заданий регуляторам
– программно-логическое управление – управление объектом по определённой программе, устанавливающей порядок и логику выполнения действий, операций, например, управление пуском процесса, то есть переводом его их холодного состояния в рабочее
– динамическая оптимизация – определение наилучшей траектории движения объекта управления, перевода его из одного состояния в другое в соответствии с некоторым критерием оптимальности, например, с максимальным быстродействием или с минимальными потерями
– контроль координат – определение координат и ориентации заготовок, деталей в пространстве, например, в сборочном процессе
– составление расписания – календарное планирование последовательного запуска деталей в обработку на технологическом оборудования так, чтобы минимизировать общую продолжительность операций
– синхронизация потоков – согласование по скорости потоков поступления компонентов на сборочный узел в условиях случайных возмущений, связанных с отбраковкой компонентов на операциях контроля качества
– манипулирование – перемещение и ориентирование деталей в пространстве перед обработкой или сборкой
– распознавание образов – выбор деталей, инструментов нужной конфигурации из общей массы
Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства / МЮ. Прахова, СВ. Щербинин, Е.А. Хорошавина, Л.Г. Дадаян, АН. Краснов, ОБ. Трушкин – Уфа УГНТУ, 2019 13
– сетевое планирование – планирование многоэтапных параллельных работ, например, при строительстве магистральных трубопроводов
– массовое обслуживание – согласование потоков заготовок на обработку и процессов обработки. На основании приведённой далеко неполной классификации предприятий, производств и процессов по ряду признаков можно сделать вывод, что система управления тем или иным объектом управления зависит от множества факторов целей, задачи стратегии управления, характера выпускаемой продукции, особенностей производственных процессов, организации отдельных сторон производства и т.д. Для организации и осуществления управления промышленными предприятиями, производствами и процессами и предназначены автоматизированные системы управления Автоматизированная система управления (АСУ) – совокупность математических методов, технических и программных средств, организационных комплексов, а также управленческого и обслуживающего персонала, которые совместно осуществляют рациональное управление объектом управления в соответствии с поставленной целью. Современная концепция автоматизации производства (предприятия) окончательно сформировалась в последнем десятилетии ХХ века. Эта концепция выделяет несколько слоев в системе управления предприятием (рис. 1.8):
– технологический слой, которым является собственно технологический объект управления (ТОУ);
– слой датчиков и исполнительных устройств, установленных (смонтированных) на оборудовании ТОУ;
– слой устройств связи с ТОУ, обеспечивающий преобразование информации от разнообразных датчиков и других средств получения данных в цифровую форму и преобразование из цифровой формы управляющих воздействий системы управления на разнообразные исполнительные устройства
– слой прямого цифрового управления, в который входят микропроцессорные контроллеры, программируемые логические контроллеры, промышленные компьютеры
– слой супервизорного управления и обработки данных (SCADA), обеспечивающий взаимодействие человека-оператора с системой
– слой исполнения производства (Manufacturing Execution Systems – MES), необходимый для организации взаимодействия уровня управления технологическими процессами производства и уровня управления предприятием
– слой управления предприятием, для которого характерны задачи автоматизации документооборота, бухгалтерского учета, управления кадрами, финансами, снабжением,
– сетевое планирование – планирование многоэтапных параллельных работ, например, при строительстве магистральных трубопроводов
– массовое обслуживание – согласование потоков заготовок на обработку и процессов обработки. На основании приведённой далеко неполной классификации предприятий, производств и процессов по ряду признаков можно сделать вывод, что система управления тем или иным объектом управления зависит от множества факторов целей, задачи стратегии управления, характера выпускаемой продукции, особенностей производственных процессов, организации отдельных сторон производства и т.д. Для организации и осуществления управления промышленными предприятиями, производствами и процессами и предназначены автоматизированные системы управления Автоматизированная система управления (АСУ) – совокупность математических методов, технических и программных средств, организационных комплексов, а также управленческого и обслуживающего персонала, которые совместно осуществляют рациональное управление объектом управления в соответствии с поставленной целью. Современная концепция автоматизации производства (предприятия) окончательно сформировалась в последнем десятилетии ХХ века. Эта концепция выделяет несколько слоев в системе управления предприятием (рис. 1.8):
– технологический слой, которым является собственно технологический объект управления (ТОУ);
– слой датчиков и исполнительных устройств, установленных (смонтированных) на оборудовании ТОУ;
– слой устройств связи с ТОУ, обеспечивающий преобразование информации от разнообразных датчиков и других средств получения данных в цифровую форму и преобразование из цифровой формы управляющих воздействий системы управления на разнообразные исполнительные устройства
– слой прямого цифрового управления, в который входят микропроцессорные контроллеры, программируемые логические контроллеры, промышленные компьютеры
– слой супервизорного управления и обработки данных (SCADA), обеспечивающий взаимодействие человека-оператора с системой
– слой исполнения производства (Manufacturing Execution Systems – MES), необходимый для организации взаимодействия уровня управления технологическими процессами производства и уровня управления предприятием
– слой управления предприятием, для которого характерны задачи автоматизации документооборота, бухгалтерского учета, управления кадрами, финансами, снабжением,
Основы автоматизации технологических процессов нефтегазового производства / МЮ. Прахова, СВ. Щербинин, Е.А. Хорошавина, Л.Г. Дадаян, АН. Краснов, ОБ. Трушкин – Уфа УГНТУ, 2019 14 сбытом и т.д. Нижние слои системы, принято объединять наименованием АСУТП. Верхний слой представляет собой АСУП. За рубежом этому уровню соответствуют в некоторой степени системы ERP (Enterprise Resource Planning).
АСУП – автоматизированная система управления предприятием АСУОТ – организационно-технологическая автоматизированная система управления АТК – автоматизированный технологический комплекс АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим процессом Рисунок 1.8 – Архитектура системы управления предприятием
АСУП – автоматизированная система управления предприятием АСУОТ – организационно-технологическая автоматизированная система управления АТК – автоматизированный технологический комплекс АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическим процессом Рисунок 1.8 – Архитектура системы управления предприятием