Системы управления химико-технологическими процессами

1.

2.

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
КАФЕДРА АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ
ХИМИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ
(СУХТП)
Составлено:
доцент каф. АПХП Рудакова
Ирина Викторовна
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2023
2

3.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
❑ Беспалов, А.В. Системы управления химико-технологическими процессами: учебник для вузов/ А.В.
Беспалов, Н.И. Харитонов. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2007. – 690 с.
❑ Шувалов, В.В. Автоматизация производственных процессов в химической промышленности / В.В.
Шувалов, Г.А. Огаджанов, В.А. Голубятников. - М.: Химия, 1991. – 480с.
❑ Шишмарев,В.Ю. Технические измерения и приборы : учебник для вузов / В. Ю. Шишмарев. - 2-е изд.,
испр. - М. : Академия, 2012. – 384с.
❑ Шишмарев,В.Ю. Типовые элементы систем автоматического управления : Учебник / В. Ю. Шишмарев. - 2е изд., стер. - М. : Academia, 2007. - 304 с.
❑ Кулаков, М.В. Технологические измерения и приборы для химических производств / М.В. Кулаков. – М.:
Альянс, 2008. – 424 с.
❑ Харазов, В.Г. Интегрированные системы управления технологическими процессами / В.Г. Харазов.- 3
издание, перераб и доп.-СПб.: Профессия, 2013.- 656с.
❑ Ермоленко, А.Д. Проектирование систем автоматизации процессов нефтепереработки / А.Д. Ермоленко,
Д.А. Калабин, М.А. Лебедской-Тамбиев, А.С. Макаров, В.Г. Харазов: учебно-методическое пособие. СанктПетербург: Профессия, 2017. – 272с.
3

4.

АВТОМАТИЗАЦИЯ И МЕХАНИЗАЦИЯ
УПРАВЛЕНИЕ ПРЕДПРИЯТИЕМ - КООРДИНАЦИЮ РАБОТЫ РАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ
Процессы
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ
ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ
ТРАНСПОРТНЫЕ
ИНФОРМАЦИОННЫЕ
Описание
процессы переработки сырья и полуфабрикатов с целью изменения и
физических и химических свойств для получения готовой продукции
процессы переработки различных материалов с целью создания
инженерных сооружений
процессы, целью которых является выработка, преобразование и передача
различных видов энергии;
процессы, результатом которых является перемещение в пространстве
грузов и пассажиров
процессы, связанными с обработкой множества физических факторов,
сочетание которых служат условными символами, соответствующими
определенным понятиям и идеям
ОГРАНИЧЕНИЯ ВОЗМОЖНОСТЕЙ ЧЕЛОВЕКА: утомляемость, недостаточная скорость
реакции, невозможность обработки и анализа больших объемом данных, субъективность в
оценке сложных ситуации.
АВТОМАТИЗАЦИЯ – ЗАМЕНА РЯДА ФУНКЦИЙ ЧЕЛОВЕКА ПО КОНТРОЛЮ И УПРАВЛЕНИЮ
В ДИНАМИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ РАБОТОЙ ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ
4

5.

ПРИНЦИП ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ОБРАТНОЙ СВЯЗИ
Регулятор Ивана Ползунова поплавковый регулятор уровня воды в
паровом котле на «огнедействующей
машине» (1763)
Регулятор Джеймса Уатта - регулятор
угловой скорости вращения вала
управляемой машины (1786)
Центробежный
механизм (грузы)
Тяги муфты
Рычаг
заслонки
Поплавок
Муфта
Заслонка
Вал
двигателя
Рычаг
Заслонка
Подача
пара
Паровая
машина
5

6.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ – ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ
СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ
КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
КЛАСС
Гидро-механические
Тепловые
Массообменные
Механические
Химические
ПРИМЕРЫ
ПЕРЕМЕЩЕНИЕ
ЖИДКОСТЕЙ
И
ГАЗОВ,
РАЗДЕЛЕНИЕ
НЕОДНОРОДНЫХ СИСТЕМ, ПЕРЕМЕШИВАНИЕ, ОЧИСТКА ГАЗОВ
НАГРЕВАНИЕ,
ОХЛАЖДЕНИЕ,
ВЫПАРИВАНИЕ,
КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ, ИСКУССТВЕННОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ
РЕКТИФИКАЦИЯ,
АБСОРБЦИЯ,
АДСОРБЦИЯ,
СУШКА,
ЭКСТРАКЦИЯ
ИЗМЕЛЬЧЕНИЕ,
ДОЗИРОВАНИЕ,
СОРТИРОВКА,
ТРАНСПОРТИРОВАНИЕ, ПЕРЕМЕШИВАНИЕ, ХРАНЕНИЕ.
ОКИСЛЕНИЕ, ВОССТАНОВЛЕНИЕ, СИНТЕЗ, РАЗЛОЖЕНИЕ СОЛЕЙ,
ОБРАЗОВАНИЕ
ГИДРОКСИДОВ,
НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ,
ДЕГИДРАТАЦИЯ, ЭЛЕКТРОЛИЗ
6

7.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТ УПРАВЛЕНИЯ – СОВОКУПНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА (ТП) И ОБОРУДОВАНИЯ, НА КОТОРОМ ЭТОТ ПРОЦЕСС ВЫПОЛНЯЕТСЯ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ ПРОЦЕССА – ФИЗИЧЕСКИЕ ВЕЛИЧИНЫ, ЕГО
ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ
ЦЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ:
ДОСТИЖЕНИЕ
И
ПОДДЕРЖАНИЕ
ЗАДАННОГО ЗНАЧЕНИЯ
КРИТЕРИЯ
ЭФФЕКТИВНОСТИ
(ОПТИМАЛЬНОСТИ)
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО
ПРОЦЕССА ПРИ СОБЛЮДЕНИИ ТРЕБОВАНИЙ
БЕЗОПАСНОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ
7

8.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
УПРАВЛЕНИЕ – СОВОКУПНОСТЬ ОПЕРАЦИЙ, НЕОБХОДИМЫХ ДЛЯ ПУСКА И
ОСТАНОВА ПРОЦЕССА, А ТАКЖЕ ДЛЯ ПОДДЕРЖАНИЯ ИЛИ ИЗМЕНЕНИЯ В
ТРЕБУЕМОМ НАПРАВЛЕНИИ ЕГО ПАРАМЕТРОВ
РЕГУЛИРОВАНИЕ (частный случай управления) – ПОДДЕРЖАНИЕ НА ЗАДАННОМ
ЗНАЧЕНИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПРОЦЕССА.
Регулируемый
параметр
Регулирующий
параметр
УСТРОЙСТВО, которое сравнивает текущее значение регулируемой величины с заданным
значением и в случае появления сигнала рассогласования между ними вырабатывает сигнал,
который по определенному закону воздействует на технологический объект называется
РЕГУЛЯТОРОМ.
8

9.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОБЪЕКТ РЕГУЛИРОВАНИЯ (УПРАВЛЕНИЯ) И УСТРОЙСТВА, НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
ПРОЦЕССА
УПРАВЛЕНИЯ,
НАЗЫВАЮТСЯ
СИСТЕМОЙ
РЕГУЛИРОВАНИЯ (УПРАВЛЕНИЯ).
УПРАВЛЕНИЕ
РУЧНОЕ
ДИСТАНЦИОННОЕ
АВТОМАТИЧЕСКОЕ
• АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ СУ – РАЗНОВИДНОСТЬ СУ, ВКЛЮЧАЮЩУЮ В СЕБЯ
ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА, КОТОРЫЕ ОБЕСПЕЧИВАЮТ СБОР, ОБРАБОТКУ И ВЫВОД
ИНФОРМАЦИИ О ПРОЦЕССЕ, А ТАКЖЕ ЧАСТИЧНОЕ ПРИНЯТИЕ РЕШЕНИЙ ПО
УПРАВЛЕНИЮ ПРОЦЕССОМ И ИХ РЕАЛИЗАЦИЮ.
• АВТОМАТИЧЕСКАЯ СУ – РАЗНОВИДНОСТЬ СУ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ СРЕДСТВА, КОТОРЫЕ
ОБЕСПЕЧИВАЮТ АВТОМАТИЧЕСКИЙ СБОР И ОБРАБОТКУ ИНФОРМАЦИИ, ПРИНЯТИЕ
РЕШЕНИЙ И РЕАЛИЗАЦИЮ ПРИНЯТОГО РЕШЕНИЯ ПО УПРАВЛЕНИЮ ПРОЦЕССОМ.
9

10.

РАЗОМКНУТАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ
АСК
АИЧ
Преобразователь
Разветвитель
Компаратор
10

11.

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (АСР)
АИЧ – автоматизированная исполнительная
часть АСР, служащая для преобразования
управляющего сигнала, формируемого регулятором,
в управляющее воздействие в виде переменного
количества вещества или энергии.
АСК – автоматическая система контроля
технологического
параметра,
служащая
для
измерения параметра и преобразования его текущего
значения в сигнал стандартного ряда, пригодный для
отображения на приборе, предназначенном для
непосредственного восприятия оператором
11

12.

ЗАМКНУТАЯ СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ (АСР)
YЗД(t) – задающее воздействие.
Системы автоматической стабилизации –
системы предназначенные для автоматического
поддержания с заданной точностью наперед
заданного значения технологических параметров.
Y(t) – регулируемый технологический параметр
X(t) – регулирующий технологический параметр
F(t) – возмущающее воздействие
Внешнее - проникает в
объект из вне вследствие
изменения
входных
и
выходных параметров
Внутреннее
находятся в самом
объекте
управления
Системы
программного
автоматического
регулирования – системы, предназначенные для
автоматического изменения с заданной точностью
технологического параметра по предварительно
заданному закону.
Следящие системы - системы, предназначенные
для автоматического воспроизведения с заданной
точностью
технологического
параметра,
меняющегося по заранее неизвестному закону.
12