информационно-поисковые системы и системы управления сложными технологическими
процессами (АСУ ТП).
Остановимся кратко на последних (по перечисленниях, а не по важности) системах,
так как они дают наибольший социальный и экономический эффект.
Сегодня технологические процессы постоянно усложняются, а агрегаты, реализующие
их, делаются все более мощными. Например, в энергетике действуют энергоблоки
мощностью 1000-1500 МВт, установки первичной переработки нефти пропускают до 6
млн. т. сырья в год, работают доменные печи объемом 3.5-5 тыс. кубометров,
создаются гибкоперестраиваемыепроизводственные системы в машиностроении.
Человек не может уследить за работой таких агрегатов и технологических
комплексов и тогда на помощь ему приходит АСУ ТП. В АСУ ТП за работой
технологического комплекса следят многочисленные датчики-приборы, изменяющие
параметры технологического процесса (например, температуру и толщину
прокатываемого металлического листа), контролирующие состояние оборудования
(температуру подшипников турбины) или определяющие состав исходных материалов и
готового продукта. Таких приборов в одной системе может быть от нескольких
десятков до нескольких тысяч.
Датчики постоянно выдают сигналы, меняющиеся в соответствии с измеряемым
параметрам (аналоговые сигналы), в устройство связи с объектом (УСО) ЭВМ. В УСО
сигналы преобразуются в цифровую форму и затем по определенной программе
обрабатываются вычислительной машиной.
ЭВМ сравнивает полученную от датчиков информацию с заданными результатами работы
агрегата и вырабатывает управляющие сигналы, которую через другую часть УСО
поступают на регулирующие органы агрегата. Например, если датчики подали сигнал,
что лист прокатного стана выходит толще, чем предписано, то ЭВМ вычислит, на
какое расстояние нужно сдвинуть валки прокатного стана и подаст соответствующий
сигнал на исполнительный механизм, который переместит валки на требуемое
расстояние.
Системы, в которых управление ходом процесса осуществляется подобно сказанному
выше без вмешательства человека, называются автоматическими. Однако, когда не
известны точные законы управления человек вынужден брать управление (определение
управляющих сигналов) на себя (такие системы называются автоматизированными). В
этом случае ЭВМ представляет оператору всю необходимую информацию для управления
технологическим процессом при помощи дисплеев, на которых данные могут
высвечиваться в цифровом виде или в виде диаграмм, характеризующих ход процесса,
могут быть представлены и технологические схемы объекта с указанием состояния
его частей. ЭВМ может также "подсказать" оператору некоторые возможные решения.
Чем сложнее объект управления, тем производительнее, надежнее, требуется для АСУ
ТП вычислительная машина. Чтобы избежать все все увеличивающегося наращивания
мощности ЭВМ сложные системы стали строить по иерархическому принципу. Как
правило, в сложный технологический комплекс входит несколько относительно
автономных агрегатов, например, в энергоблок тепловой электростанции входит
парогенератор (котел), турбина и электрогенератор. В иерархической системе для
каждой составной части создается своя локальная системауправления, как правило,
автоматическая на базе микропроцессорной техники. Теперь, чтобы все части
работали как единый энергоблок, необходимо скоординировать работу локальных
систем. Это осуществляется ЭВМ, устанавливаемой на пульте управления блоком. Для
этого уже потребуется небольшая вычислительная машина.
Перспективные АСУ ТП имеют ряд характерных признаков. Прежде всего это
автоматические системы, осуществляющие автоматическое управление рабочим
режимом, а также пуском и остановом оборудования (режимами, на которые при
ручном управлении приходится наибольшее число аварийных ситуаций из-за ошибок
операторов).
В системах предусматривается оптимизация управления ходом процесса по выбранным
критериям. Например, можно можно задать такие параметры процесса, при которых
стоимость себестоимость продукции будет минимальной, или, при необходимости,
настроить агрегат на максимум производительности, не считаясь с некоторым
увеличением расхода сырья и энергоресурсов на единицу продукции.
Системы дожны бытьадаптийными, т.е. иметь возможность изменять ход процесса при
изменении характеристик исходных материалов или состояния оборудования.
Одним из важнейших свойств АСУ ТП является обеспечение безаварийной работы
сложного технологического комплекса. Для этого в АСУ ТП предусматривается
возможность диагностирования технологического оборудования. На основе показаний
датчиков система определяет текущее состояние агрегатов и тенденции к аварийным
ситуациям и может дать команду на ведение облегченного режима работы или
остановку вообще. При этом оператору представляют данные о характере и
местоположении аварийных участков.
Таким образом, АСУ ТП обеспечмвают лучшее использование ресурсов производства,
повышение производительности труда, экономию сырья, материалов и
энергорессурсов, исключение тяжелых аварийных ситуаций, увеличение межремонтных
периодов работы оборудования. Вот несколько примеров.
АСУ ТП электролиза аллюминия позволяет экономить примерно 250 кВт-ч.
электроэнергии на каждую тонну выплавленного металла. Этой энергии достаточно,
для питания всех электроприборов в двухкомнатной квартире в течение месяца.
Автоматизация с применением ЭВМ установок первичной переработки нефти ЭЛОУ-АВТ6
обеспечивает увеличение выхода светлых нефтепродуктов (бензина, керосина,
дизельного топлива) на 30 тыс.т. в год за счет оптимизации ведения
технологического процесса.
Большой эффект в машиностроении дают гибкие производственные системы (ГПС),
состоящие из стыков с числовып программным управлением, автоматизированных
складских и транспортных систем, управляемых при помощи ЭВМ. Создание ГПЦ цеха
на Днепропетровском электровозостроительном заводе позволило в 3.3 раза повысить
производительность труда, высвободить 83 человека и сократить парк станков на 53
единицы. Кратко остановимся на основах организации и принципах построения гибких
производственных систем.
ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ГПС
Гибкая производственная система - совокупность в разных сочетаниях
технологического оборудования с числовым программным управлением (ЧПУ),
роботизированных технологических комплексов, гибких производственных модулей и
систем обеспечения их функционирования в автоматическом режиме в течение
заданного интервала времени. Она обладает свойством автоматизированной
переналадки при производстве изделий произвольной номенклатуры.
По организационной структуре ГПС имеют следующие уровни:
- гибкая автоматизированная линия (ГАЛ)
- гибкий автоматизированный участок или гибкий про изводственный комплекс (ГАУ
или ГПК)
- гибкий автоматизированный цех (ГАЦ).
Гибкая автоматизированная линия - гибкая производственная система, в которой
технологическое оборудование расположено в принятой последовательности
технологических операций.
Гибкий автоматизированный участок - гибкая производственная система,
функционирующая по технологическому маршруту, в котором предусмотрена
возможность изменения последовательности использования технологического
оборудования. Обе эти системы (ГАЛ и ГАУ) могут содержать отдельно
функционирующие единицы технологического оборудования.
Гибкий автоматизированный цех - гибкая автоматизированная система,
представляющая собой в различных сочетаниях совокупность гибких
автоматизированных линий, роботизированных технологических линий, гибких
автоматизированных участков, роботизированных технологических участков для
изготовления изделий заданной номенклатуры.
Предусмотрены также гибкие производственные комплексы (ГПК), представляющие
собой гибкую производственную систему, состоящую из нескольких гибких
производственных модулей, объединенных автоматизированной системой управления и
автоматизированной транспортно-складской системой, автономно функционирующую в
течение заданного интервала времени и имеющую возможность встраивания в систему
более высокой ступени автоматизации.
В соответствии с ГОСТ 26228-85 в ГПС имеются следующие составные части.
Гибкий производственный модуль (ГПМ) - единица технологического оборудования для
производства изделий произвольной номенклатуры в установленных пределах значений
их характеристик с программным управлением, автономно функционирующая,
автоматически осуществляющая все функции, связанные с их изготовлением, и
имеющая возможность встраивания в гибкую производственную систему.
В общем случае средства автоматизации ГПМ представляют собой накопители,
спутники, устройства загрузки и выгрузки, устройства удаления отходов,
устройства автоматизированного контроля, включая диагностирование, устройства
переналадки и т.д. Частным случаем ГПМ является роботизированный технологический
комплекс при условии возможности его встраивания в систему более высокого
уровня.
Средства обеспечения функционорования ГПС - совокупность взаимосвязанных
автоматизированных систем, обеспечивающих проектирование изделий,
технологическую подготовку их производства, управление гибкой производственной
системой и автоматическое перемещение предметов производства и технологической
оснастки.
В ГПС входят также автоматизированная система управления производством (АСУП),