Характеристика функциональной структуры и подсистем типовой автоматизированной системы управления технологическим процессом

Аналитический обзор

Объектом автоматизированной системы является програмный комплекс для расчета состава сополимера.

Тип автоматизированной системы – автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) [1].

Характеристика функциональной структуры и подсистем типовой автоматизированной системы управления технологическим процессом

Современные промышленные объекты управления представляют собой технологические процессы, характеризующиеся широким ассортиментом продукции, множеством типов оборудования, используемого на каждой стадии процесса, большим числом режимов функционирования оборудования для каждого типа продукта и производительности, различными требованиями к качеству продукции разных типов [2, 3]. Функциональная структура программного обеспечения (ПО) для исследования указанных объектов управления представлена на рисунке 1, где использованы следующие обозначения:

X – вектор входных параметров процесса;

T_M – вектор типов сырьевых материалов;

T_P – тип продукта;

T_EQ – вектор типов технологического оборудования;

R – вектор входных контролируемых параметров;

F – вектор неконтролируемых возмущающих воздействий на процесс;

Рисунок 1 – Функциональная структура программного обеспечения для исследования объекта управления

U^* – вектор допустимых (оптимальных) значений управляющих воздействий на процесс;

U – вектор текущих значений управляющих воздействий на процесс;

Y – вектор выходных параметров процесса; S – вектор параметров состояния;

K – вектор критериальных показателей (показателей эффективности);

S_M – вектор измеряемых на объекте параметров состояния;

S_C – вектор рассчитываемых по математической модели объекта параметров состояния;

G – производительность процесса, кг/с;

Q_SP – вектор показателей качества полуфабрикатов;

Q_P – вектор показателей качества продукта;

Y₀ – задание на исследование объекта управления;

G₀ – заданная производительность, кг/с;

U^min, U^max – векторы пороговых регламентных значений управляющих воздействий;

Q_SP⁰, Q_P⁰ – векторы требуемых техническим регламентом значений показателей качества полуфабрикатов и продукта.

ПО для исследования объекта управления включает модуль формирования регламентных диапазонов управляющих воздействий на объект, подсистему расчета выходных параметров объекта и поиска допустимых (оптимальных) управляющих воздействий, информационную подсистему – банк данных характеристик объекта, интерфейс оператора процесса [4], интерфейс администратора [5]. Модуль формирования регламентных диапазонов управляющих воздействий по заданию на исследование объекта управления, вводимому оператором, формирует из базы данных технологических параметров процесса пороговые регламентные значения управляющих воздействий. Сформированные регламентные диапазоны управляющих воздействий передаются в подсистему расчета выходных параметров, взаимодействующую с библиотекой математических моделей для расчета характеристик технологического процесса и показателей качества полуфабрикатов и продуктов, базами данных характеристик оборудования и свойств сырьевых материалов. Рассчитанные при изменении управляющих воздействий в регламентных диапазонах критериальные показатели объекта управления визуализируются на интерфейсе оператора в виде трехмерных графиков для исследования причинно-следственных связей в объекте и передаются в модуль поиска допустимых (оптимальных) управляющих воздействий. Этот модуль взаимодействует с библиотекой методов оптимизации и базой данных требований к качеству полуфабрикатов и продуктов. Рассчитанные допустимые значения или оптимальные значения (обеспечивающие экстремум целевой функции объекта – критерия управления, например максимум наиболее важного показателя качества продукта или минимум энергопотребления процесса, при условии выполнения критериальных ограничений) управляющих воздействий отображаются на интерфейсе в виде советов оператору по управлению технологическим процессом. Оператор принимает решение по управлению и реализует управляющие воздействия на объекте путем задания их значений подсистеме связи с объектом (контроллеру), вырабатывающей управляющие сигналы для рабочих органов оборудования.

Таким образом, имеется возможность рассчитать оптимальные параметры, для получения максимального количества материала при заданном качестве.