Системы управления автоматизированные и автоматические: АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ И АВТОМАТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

Автоматическое и автоматизированное управление (Лекция) | АСУ

АСУ

ПЛАН ЛЕКЦИИ

1.      Основные понятия и определения

2.      Классификация и состав АСУ

1.
Основные понятия и определения

Целенаправленные процессы, выполняемые человеком для
удовлетворения различных потребностей, представляют собой организованную и
упорядоченную совокупность действий, называемых операциями. Операции делят на
два класса: рабочие операции и операции управления.

К рабочим операциям относят действия такого рода, как,
например, снятие стружки при обработке детали на станке, перемещение груза и
т.п. Замена человека механизмом в рабочих операциях называется механизацией.

Для правильного и качественного выполнения рабочих
операций необходимо направлять их действиями другого рода – операциями
управления, посредством которых в соответствующие моменты обеспечивается
начало, порядок следования и прекращение отдельных рабочих операций; процессу
придаются нужные показатели – по направлению, скорости, ускорению рабочего
инструмента, температуре, давлению и т.д. Совокупность управляющих операций
образует процесс управления.

Замена труда человека как в рабочих операциях, так и в
операциях управления, действиями технических устройств называется
автоматизацией.

Совокупность технических средств – машин, орудий
труда, средств механизации – при этом является объектом управления.

Совокупность устройств управления и объекта управления
образует систему управления.

Система, в которой все рабочие и управленческие
операции выполняются техническими устройствами, называется системой автоматического управления (САУ).

Система, в которой автоматизирована только часть
управленческих операций, а другая их часть (обычно наиболее ответственная)
выполняется людьми, называется автоматизированной
системой управления (АСУ).

В ходе развития систем управления менялось соотношение
между этими видами управления. Автоматизированное управление на определенном
этапе считалось высшим уровнем автоматического. По мере совершенствования
алгоритмов АСУ появились типовые алгоритмы управления, автоматизирующие сбор,
обработку информации и принятие типовых решений в условиях определенности.
Значит, в этой области автоматическое управление является верхним пределом
автоматизированного управления. Но если взять весь комплекс задач
функционального управления производством, то видно, что автоматизированное
управление не может быть преодолено из-за необходимости принятия творческих
решений в условиях неопределенности.

2.
Классификация и состав АСУ

По виду объекта управления АСУ делятся на:
автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) и автоматизированные системы
управления производственно-хозяйственной деятельностью (АСУПХД), примерами которых являются автоматизированные системы
управления предприятием (АСУП).

У этих видов АСУ имеется единая основа, которая
заключается в процессе обработке информации. Это делает возможным построение
интегрированных систем управления, где обрабатываются как данные о
технологических процессах, так и данные о производственно-хозяйственной
деятельности.

АСУТП по виду производства делятся на АСУ непрерывным
производством и АСУ дискретным производством.

Технологический процесс включает переработку,
транспортировку и хранение. Производство бывает дискретное и непрерывное.

Дискретное – производство, в котором переработка
осуществляется в несколько этапов и от одной ее фазы к другой обязательно
осуществляется транспортировка.

Непрерывное – производство, в котором обработка
ведется на фоне транспортировки.

Всякая АСУ состоит из функциональной и обеспечивающей
частей. Подсистемы, входящие в функциональную часть, называются функциональными
подсистемами АСУ, а подсистемы, входящие в обеспечивающую часть –
обеспечивающими подсистемами АСУ.

Задачи функциональных подсистем – это те задачи, ради
решения которых и создается АСУ. Они различны для различных видов АСУ, т.е. для
АСУТП одни функциональные задачи, а для АСУПХД – другие. В качестве примера
рассмотрим состав функциональных подсистем АСУПХД.

Функциональные подсистемы АСУПХД соответствуют видам
производственно-хозяйственной деятельности. Каждый производственный объект
осуществляет, во-первых, основное производство. Для функционирования основного
производства возникает вспомогательное производство. Кроме того, необходимо
организовать процессы снабжения и сбыта и т.п.

Каждый из этих процессов представляет собой
самостоятельный объект управления.

Таким образом, в состав функциональных подсистем
АСУПХД входят, как правило, следующие подсистемы:

1)      Подсистема технико-экономического планирования;

2)      Подсистема оперативного управления основным
производством;

3)      Подсистема управления технической подготовкой
производства;

4)      Подсистема управления материально-техническим
снабжением;

5)      Подсистема управления сбытом и реализацией продукции;

6)      Подсистема управления качеством;

7)      Подсистема бухгалтерского учета и др.

Целью обеспечивающих подсистем является обеспечение
решения задач функциональных подсистем АСУ. Состав обеспечивающих подсистем не
зависит от вида АСУ и включает следующие подсистемы:

1)      Информационное обеспечение;

2)      Математическое обеспечение;

3)      Программное обеспечение;

4)      Техническое обеспечение;

5)      Лингвистическое обеспечение;

6)      Эргономическое обеспечение;

7)      Правовое обеспечение и др.

Информационное обеспечение – это совокупность данных,
необходимых для решения функциональных задач АСУ, организованных в виде баз и
банков данных.

Математическое обеспечение – это математические
модели, методы и алгоритмы для решения функциональных задач АСУ.

Программное обеспечение – это комплекс программ,
применяющихся в АСУ. Различают общее и специальное программное обеспечение.
Общее ПО осуществляет управление работой технических средств и информационной
базы. Специальное ПО предназначено для решения функциональных задач.

Техническое обеспечение – это комплекс технических
средств для сбора, передачи, хранения и обработки информации.

Лингвистическое обеспечение – это совокупность
языковых средств, используемых для машинной обработки информации и облегчающих
общение человека с техническими средствами АСУ.

Эргономическое обеспечение – это методы и средства,
обеспечивающие эффективное взаимодействие с системой всех категорий
пользователей и обслуживающего персонала.

Автоматизированное и автоматическое управление

Автоматизированное и автоматическое управление относится к автоматизации управления, которая, по сути, призвана заменить труд человека (умственный и физический) на управление работой различных средств. То есть, человек занимается только подготовкой технических средств и наблюдением за ними.
Говоря об автоматизированном управлении и системах управления, следует различать понятия автоматизированный и автоматический. Автоматизированный, в отличие от автоматического, подразумевает некоторое участие человека в производственном процессе.
Автоматизированная система управления (АСУ) является одним из видов систем управления, которые включают в себя технические средства, обеспечивающие замену труда человека (физического, умственного), но требуют затрат труда человека для управления и обслуживания.
Автоматическая система управления включает в себя управляющее устройство, средства сбора и обработки информации. Человек в таких системах требуется только для обслуживания системы и контроля функционирования.
Обе системы управления нашли широкое применение в промышленности.
Автоматизированное управление и автоматическое управление в его современном представлении стала возможным только в последнее время благодаря накоплению соответствующего опыта и поялению необходимых технических срдств, а также благодаря развитию соответствующих научных направлений. Автоматизация производства возникла на стыке различных отраслей науки и техники.
Автоматизированное управление технологическим процессом включает организационное обеспечение, оперативный персонал, программное обеспечение, информационное обеспечение и техническое обеспечение.

Компания Вес Сервер Ком предлагает для автоматизированных систем управления: оборудование, программное обеспечение, тензометрические весоизмерительные электронные устройства (ТВЭУ), а также немного информации по использующимся протоколам а автоматизированных системах управлениях.

АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ УПРАВ­ЛЕНИЕ • Большая российская энциклопедия

Авторы: С. А. Инютин, Б. Г. Волик, Е. В. Юркевич

АВТОМАТИЗИ́РОВАННОЕ УПРАВ­ЛЕ́НИЕ, осу­ще­ст­в­ля­ет­ся ап­па­рат­но-про­грамм­ны­ми сред­ст­ва­ми при не­пос­ред­ст­вен­ном уча­стии че­ло­ве­ка. При А. у. ор­га­ни­за­ци­он­ны­ми и эко­но­мич. си­сте­ма­ми на че­ло­ве­ка в осн. воз­ла­га­ют­ся функ­ции при­ня­тия ре­ше­ний; при уп­рав­ле­нии тех­нич. объ­ек­та­ми – пре­им. функ­ции конт­ро­ля, тех­нич. об­слу­жи­ва­ния и ре­мон­та тех­нич. средств ав­то­ма­ти­за­ции, а так­же их ре­зер­ви­ро­ва­ния при от­ка­зах. Для оцен­ки це­лесо­об­раз­но­сти и воз­мож­но­сти уча­стия че­ло­ве­ка-опе­ра­то­ра в уп­равле­нии не­об­хо­ди­мо взве­ши­вать его по­ло­жит. и от­ри­цат. свой­ст­ва как зве­на пе­ре­да­чи, хра­не­ния и пе­ре­ра­бот­ки ин­фор­ма­ции. К по­ло­жит. свой­ст­вам че­ло­ве­ка-опе­ра­то­ра от­но­сят­ся его спо­соб­но­сти: при­ни­мать ре­ше­ния на ос­но­ве кос­вен­ных, не­фор­ма­ли­зуе­мых при­зна­ков ана­ли­зи­руе­мых вход­ных со­бы­тий и ана­ло­гий с при­зна­ка­ми др. по­доб­ных со­бы­тий; гиб­ко из­ме­нять це­ли управ­ле­ния в за­ви­си­мо­сти от вход­ной ин­фор­ма­ции; ис­прав­лять собств. ошиб­ки и воз­вра­щать про­цесс при­ня­тия ре­ше­ния к пред­ше­ст­вую­щим его ста­ди­ям (пе­ре­во­дить ошиб­ки-от­ка­зы в ошиб­ки-сбои). От­ри­цат. свой­ст­ва че­ло­ве­ка-опе­ра­то­ра: вы­со­кая ве­ро­ят­ность оши­боч­ных дей­ст­вий, осо­бен­но в на­пря­жён­ных и стрес­со­вых си­туа­ци­ях; не­ста­биль­ное вре­мя ре­ак­ции на по­сту­паю­щую ин­фор­ма­цию; за­ви­симость ра­бо­то­спо­соб­но­сти от вре­ме­ни не­пре­рыв­ной ра­бо­ты, внеш­ней об­ста­нов­ки, взаи­мо­от­но­ше­ний в кол­лек­ти­ве; стрем­ле­ние вы­дви­гать и реа­ли­зо­вы­вать собств. це­ли, не сов­па­даю­щие с осн. целя­ми сис­те­мы. Кро­ме то­го, дея­тель­ность че­ло­ве­ка-опе­ра­то­ра свя­за­на с вы­со­ки­ми фи­нан­со­выми за­тра­та­ми на обу­че­ние, тре­нинг, ор­га­ни­за­цию ра­бо­че­го мес­та и обес­пе­че­ние жиз­не­дея­тель­но­сти. Од­на из осн. про­блем ор­га­ни­за­ции А. у. со­сто­ит в на­хо­ж­де­нии спо­со­бов и средств сти­му­ли­ро­ва­ния по­ло­жит. свойств че­ло­ве­ка-опе­ра­то­ра и умень­ше­ния влия­ния от­ри­ца­тель­ных.

Историческая справка

Одной из главных функций А. у. является автоматизация производства, которая увеличивает производительность труда, позволяет при сохранении требуемого качества увеличить объёмы производства товарной продукции. Задача оперативного управления технологическими процессами и объектами в реальном времени возникла одновременно с появлением товарного производства. Первоначально эту задачу решал человек, который приблизительно оценивал ход технологического, производственного процесса, при необходимости корректировал параметры, начинал и завершал процесс. При усложнении производства стали использоваться специальные контрольно-измерительные устройства, которые позволили получать достоверные данные и объективно оценивать ход технологического процесса. Во многих отраслях промышленности при увеличении количества и качества выпускаемой продукции повысились специальные требования, связанные с напряжённостью труда и квалификацией работников. Дальнейший рост мощностей и других параметров оборудования привёл к необходимости освободить работника (который стал «слабым звеном» в производственном процессе) от утомительной задачи: находясь вблизи работающих машин и аппаратов, следить за показаниями приборов и вручную выполнять необходимые переключения, подстройки параметров. Важным техническим достижением стало создание измерительных, регулирующих и исполнительных устройств с внешними источниками энергии, механизмов с пневматическими, гидравлическими и электрическими приводами. Это позволило организовать посты дистанционного контроля и простейшие системы регулирования автоматического в технологическом процессе. С появлением контрольно-измерительных и управляющих устройств с унифицированным интерфейсом (стандартизованными входными и выходными сигналами) появилась возможность объединять местные посты в центральные пульты управления. Стали применяться мнемонические схемы, на которых в графические изображения технологических процессов встраивались приборы индикации и сигнализации, что облегчало работу оператора.

Современные тенденции

С появлением унифицированных интерфейсов, передающих и принимающих сигналы на больших расстояниях, измерительных датчиков, регулирующей и управляющей аппаратуры сбор и обработка информации была территориально отделена от процесса управления, выполняемого из центрального пункта с соответствующей аппаратурой (выключателями, ключами, пультами, регистраторами, самописцами и др.). Длительное время этих средств было достаточно для выполнения процедур контроля и управления, т. к. они позволяли автоматизировать получение, сбор и представление информации о параметрах технологических процессов, а также дистанционную передачу управляющих воздействий на исполнительные механизмы. Широкое распространение получили автоматические регуляторы, встроенные в технологический процесс; они освобождали человека-оператора от необходимости оперативно принимать решения по управлению и стабилизации множества параметров технологического процесса. Управление в целом выполнял оператор, который по-прежнему должен был принимать решения для согласованного взаимодействия множества многоуровневых технологических процессов. Для этого оператор, по показаниям измерительных приборов на основе опыта, производил необходимые оценки и вычисления, принимал решения по применению управляющих воздействий на технологический процесс.

По мере усложнения производственных процессов даже квалифицированные операторы не всегда удовлетворительно справлялись со всем комплексом управленческих задач. Возникла задача автоматизации собственно процесса управления или процесса принятия решений, которая потребовала привлечения современных математических методов и новых технических средств (быстрых, надёжных компьютеров, систем связи и коммуникации). В результате появились автоматизированные системы управления (АСУ), т. е. многоуровневые человеко-машинные системы, реализующие автоматизированный процесс сбора, хранения и переработки информации, необходимый для принятия целостных решений по управлению объектом (процессом, производством). АСУ крупных объектов (сложных систем) содержит большое количество подсистем (элементов), имеющих сложную топологию связей, в которых функцию управления осуществляет специальная управляющая подсистема, воздействующая на управляемую подсистему (см. в ст. Управление). Совокупность элементов, участвующих в управлении, называется управляющим комплексом; он состоит из аналого-цифровых датчиков (преобразование температуры, давления и других параметров в цифровой код), поставляющих информацию, средств её передачи, преобразующих и согласовывающих устройств (адаптеров, контроллеров), органов управления и управляющих элементов, в т. ч. автоматических регуляторов, созданных на базе микропроцессоров. Появились АСУ с элементами искусственного интеллекта, содержащие аппаратно-программные средства, включающие базу знаний, блоки обучения (пополнения знаний) выработки и объяснения предлагаемых решений по управлению технологическим процессом. При этом роль оператора по принятию окончательных решений в любой АСУ существенна: ряд ответственных задач в силу их сложности, многогранности, глубины и неизученности не поддаётся формализации и алгоритмизации, их выполнение не может быть полностью автоматизировано, следовательно, функции принятия ответственных решений остаются за человеком.

Управление сложной системой может быть централизованным и децентрализованным. Централизованное управление сложной системой предполагает концентрацию функций управления в одном центре. При децентрализованном управлении функции управления распределены по отдельным подсистемам. Построение системы с такой структурой возможно в случае относительной независимости объектов управления в подсистемах по информационным, материальным, энергетическим ресурсам. Современные АСУ в различных сферах человеческой деятельности, как правило, являются централизованными системами управления. Они содержат многомашинные вычислительные комплексы, встроенные микропроцессорные системы, обеспечивающие автоматизированный сбор, хранение и обработку информации, необходимой для оптимального управления, а также средства передачи управляющих воздействий на исполнительные механизмы (манипуляторы и роботы).

Автоматизированные системы управления | Статья в журнале «Молодой ученый»

Библиографическое описание:

Ермолаева, В. В. Автоматизированные системы управления / В. В. Ермолаева, Д. А. Калашников. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2016. — № 11 (115). — С. 166-168. — URL: https://moluch.ru/archive/115/30927/ (дата обращения: 01.10.2020).



Рост систем, в частности энергетических, с которыми имеет дело человек, привел к трудностям в переработке человеком информации. Поэтому возникла необходимость повышения эффективности процесса обработки информации при управлении техническими и экономическими процессами.

Потребность совершенствования и оптимизации процессов технологии в технике и экономике необходима для уменьшения затрат человеческого труда на управление. Именно совокупность технических средств вместе с ЭВМ может повысить эффективность управления. Электронная вычислительная машина выступает в качестве средства накопления, запоминания и быстрой переработки информации. Все функции ЭВМ могут выполнять только при помощи математических программ, заданных человеком.

Автоматизированная система управления (АСУ) — это система, в которой для получения и обработки информации, а также для управления, используются различные автоматические устройства, но главные функции управления выполняются человеком. Термин «автоматизированная» подразумевает обязательное и основное участие людей. Такую систему часто называют человеко-машинной или эргатической. Эти системы значительно повышают эффективность управления, от которого напрямую зависит экономическая эффективность, поскольку управление содержит в себе техническую и экономическую части.

АСУ в энергетике — электрическая часть электростанций

Создание мощных гидравлических и тепловых электростанций, развитие атомной энергетики, сооружение дальних электропередач сверхвысокого напряжения очень сильно усложняет задачи оперативно-диспетчерского управления как отдельными энергоблоками, так и всей энергосистемой страны (ЕЭС).

Основные направления совершенствования технологического и экономического управления — это развитие автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) энергоблоков, автоматизированных систем диспетчерского управления (АСДУ), широкое использование вычислительной техники, создание систем автоматического управления нормальными и аварийными режимами на базе микро-ЭВМ.

Информация о работе энергоблоков выдается при расчете технико-экономических показателей (ТЭП). Но ТЭП рассчитываются исходя из показателей прошлого времени и становятся бесполезными в наиболее сложных ситуациях — при быстро меняющихся параметрах процесса.

Для обеспечения стабильной работы объектов следует выбрать оптимальные условия управления устройствами противоаварийной автоматики (УПА) и системами автоматического регулирования (САР). Аварийная ситуация чаще всего приводит к резкому дисбалансу мощности в энергосистеме. На первом этапе возникают сильные колебания режимных параметров, вследствие чего может произойти нарушение динамической устойчивости. Этот процесс длится 5–10 секунд.

На втором этапе происходит неспешное изменение частоты, которое приводит к перераспределению потоков мощности, в результате, через 30–300 секунд может произойти нарушение статической устойчивости послеаварийных режимов.

Для решения задачи управления с надежным сохранением устойчивости послеаварийных режимов рассматривается ряд вопросов: моделирование аварийных ситуаций, моделирование переходных процессов, выбор эффективного критерия для анализа постоянной устойчивости, разработка методов управления послеаварийными режимами.

Для правильного выбора управляющих воздействий, обеспечивающих работоспособность энергосистемы, необходим анализ установившихся послеаварийных режимов.

Применение микро-ЭВМ и микропроцессоров является одним лучших условий в автоматизации оперативно-диспетчерского управления.

Основными достоинствами микро-ЭВМ являются высокая надежность, относительно небольшая стоимость, простота обслуживания, достаточно большая производительность и объем оперативной памяти.

С помощью микропроцессоров можно полностью обеспечить межуровневый обмен всей оперативной информацией, заменить установленные на объединенном диспетчерском управлении (ОДУ) и на центральном диспетчерском управлении (ЦДУ) полукомплекты устройств телемеханики, разгрузить мини-ЭВМ от процедур работы с устройствами телемеханики и сэкономить оперативную память ЭВМ путем исключения программ-драйверов различных устройств телемеханики.

В настоящий момент на многих энергетических объектах, таких как ГЭС и ТЭС, установлены управляющие вычислительные комплексы (УВК) для автоматического управления технологическими процессами (ТП): производства и распределения электроэнергии.

Основные задачи управления: автоматизация оперативных диспетчерских решений в аварийных режимах и регулирование электрических параметров режима. На энергетических объектах УВК строятся на базе современных мини- ЭВМ АСВТ М-6000 и СМЭВМ.

Проводимые мероприятия включают в себя построение комплекса технических средств (КТС) и разработку специального математического обеспечения, которое осуществляет стабилизацию системы управления при выходе из строя отдельных элементов КТС.

Общая структура КТС АСУ ТП, выполненной на базе АСВТ М-6000, представлена на рис.1

Рис. 1. Структура комплекса технических средств АСУ ТП ГЭС

НСС — начальник смены станции; РМД — рабочее место диспетчера; ЦГД — цветной графический дисплей; ФК — функциональная клавиатура; ПкК — полноклавишная клавиатура; РС — разветвитель сопряжения; МКУВ — модуль кодового управления бесконтактный; ДР — дуплексный регистр; КПДП — канал прямого доступа в память; МВвИС — модуль ввода инициативных сигналов; МБПД — модуль быстрой передачи данных; УСО — устройство сопряжения с объектом; АРС — адаптер разветвителя сопряжения.

Принцип работы двухмашинного УВК. Одна ЭВМ назначается основной и решает задачи оперативного управления режимами ТП в темпе производства. Вторая ЭВМ решает информационные задачи и обеспечивает связь начальника смены станции с системой. При выходе из строя любой ЭВМ, оставшаяся в работе машина выполняет обе функции. Любая ЭВМ может быть ведомой или ведущей, переключение осуществляется оператором или автоматически.

Представленный двухмашинный КТС внедрен на АСУ ТП Боткинской ГЭС. Он решает информационные задачи и задачи прямого цифрового управления ТП. Комплекс технических средств проводит оптимизацию режимов, регулирование активной и реактивной мощности, выполняет функции противоаварийного управления.

Отраслевые автоматизированные системы управления

Отраслевая автоматизированная система управления(ОАСУ)- это ряд административных и экономико-математических методов, средств вычислительной техники и связи, которые позволяют органам управления министерств и ведомств вести оптимальное руководство отраслью.

ОАСУ характеризуют большое число источников информации, а также их географическое распределение.

Задачи ОАСУ: оптимизация текущих и предстоящих планов развития предприятий промышленности, повышение темпов развития отдельных отраслей этой промышленности, совершенствование состава промышленных комплексов и др. Решение задач осуществляется благодаря традиционным процедурам обработки данных и выводе их в виде машинных программ. В ОАСУ основная часть информации остается в памяти ЭВМ и участвует в процессе планово-экономических расчетов.

Рис. 2. Составляющие части ОАСУ

Отраслевая автоматизированная система управления состоит из функциональной и обеспечивающей частей. Функциональная часть вбирает комплекс экономических и организационных методов, которые обеспечивают решение задач оперативного и перспективного планирования, учета и анализа технико-экономических показателей. Обеспечивающая часть включает информационное, техническое, программное и другие виды обеспечения, которые характерны для любой автоматизированной информационной системы организационного типа.

Литература:

1. http://forca.ru, URL: http://forca.ru/knigi/arhivy/elektricheskaya-chast-elektrostanciy-102.html
2. «Гидроэлектростанции» — В. И. Брызгалов, Л. А. Гордон, Красноярск, 2002г.
3. http://foraenergy.ru, URL: http://foraenergy.ru/1–8-1-avtomatizirovannye-sistemy-upravleniya-asu-dolzhny-obespechivat-reshenie-zadach/
4. http://engineeringsystems.ru, URL: http://engineeringsystems.ru/gidroelektrostancii/asu-v-energetike.php
5. http://ngpedia.ru, URL: http://www.ngpedia.ru/id428291p1.html
6. «Электрическая часть электростанций и подстанций» (Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования). — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Энергия, 1978.

Основные термины (генерируются автоматически): автоматизированная система управления, автоматическое управление, АС, вычислительная техника, задача, обеспечивающая часть, оперативно-диспетчерское управление, отраслевая автоматизированная система, процесс, режим, решение задач, система, управление, ЭВМ, эффективность управления.

«Управление процессами. Представление об автоматических и автоматизированных системах управления»

Конспект урока по информатике на тему: «Управление процессами. Представление об автоматических и автоматизированных системах управления»

Задачи урока:

Образовательные:

• Освоить понятие АСУ и САУ;

• Рассказать отличия между АСУ и САУ;

• Рассмотреть примеры АСУ и САУ.

Развивающие:

• Развить умение анализировать и сравнивать;

• Развить логическое мышление;

• Развить творческие способности.

Воспитательные:

• • Воспитать терпения в работе;

  • Воспитать четкую организацию учебного процесса;

  • Воспитать информационную культуру и культуру общения.

План урока:

1. Информационная система.

2. Виды систем управления.

3. Примеры оборудования с ЧПУ.

4. Схемы управления.

1. Информационный процесс — процесс получения, создания, сбора, обработки, накопления, хранения, поиска, распространения и использования информации.

Информационные системы — системы, в которых происходят информационные процессы.

Если поставляемая информация извлекается из какого – либо процесса (объект), а выходная применяется для целенаправленного изменения того же самого объекта, то такую информационную систему называют системой управления.

2. Виды систем управления:

• ручные,

• автоматизированные (человеко-машинные),

• автоматические (технические).

Автоматизированная система — это система, состоящая из персонала и комплекса средств автоматизации его деятельности, реализующая автоматизированную технологию выполнения установленных функций.

Автоматизированная система управления или АСУ — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

АСУ применяются в различных отраслях промышленности, энергетике, транспорте и т. п.

Термин автоматизированная, в отличие от термина автоматическая подчёркивает сохранение за человеком – оператором некоторых функций, либо наиболее общего, целеполагающего характера, либо неподдающихся автоматизации.

Понятие “Автоматизированная система управления” в России стало использоваться в 50-е годы ХХ века. Интенсивное применение таких систем начинается в 1970–1980-е годы. Оно было направлено в основном на облегчение рутинных операций.

Появление АСУ обусловлено необходимостью совершенствования организационной структуры управления предприятием, организацией, учреждением и т.п.

АСУ представляет собой совокупность коллектива людей и комплекса программно-технических средств, т.е. является человеко-машинной системой, базирующейся на экономико-математических методах управления, использовании средств ЭВМ.

Автоматизация базируется на широком использовании средств вычислительной техники (СВТ) и необходимого для них ПО. В качестве технических средств АСУ получили использование многомашинные, многопроцессорные комплексы, образующие с помощью ЭВМ и информационных сетей распределенные системы обработки информации. При реализации АСУ обычно применяются автоматизированные рабочие места и участки.

Решаемые в АСУ задачи делят на задачи, требующие немедленного ответа и допускающие определённую его задержку по времени выполнения.

В основном выделяют следующие режимы работы АСУ: параллельной обработки, квантования временем для пакетной обработки, оперативной обработки, реального времени и телеобработки информации и данных. В режиме квантования временем каждой прикладной программе выделяется квант времени, по окончании которого управление передаётся следующей программе. Увеличение скорости ответа системы пользователю достигается путём оперативной (онлайновой, непосредственной) обработки данных. При сочетании многопрограммного режима работы ЭВМ с квантованием времени и режимом непосредственного доступа образуется режим разделения времени. Режим реального времени предназначен для задач, требующих немедленного ответа. Он характеризуется дистанционной обработкой информации (телеобработкой). Режим телеобработки может использоваться и в других случаях, например, для пакетного режима обработки данных.

Автоматизация позволяет существенно сократить время создания новых образцов техники, продуктов и т.д., а также обслуживания пользователей, значительно повысить уровень их обслуживания, преобразует и видоизменяет отдельные технологические процессы, а порой – все основные традиционно используемые технологии. Хотя изначально автоматизированные системы предназначались для автоматизации сложных производственных технологических процессов, всё же их недаром назвали АСУ. Управление любыми процессами связано с выполнением собственно функций управления, т.е. взаимодействия людей в процессе выполнения каких-либо работ. В этом случае активизируется деятельность административно-управленческого аппарата и совершенствуется документооборот. Важное место в подобных процессах всегда отводилось циркулирующей в организации информации.

АСУ – гибкие интегрированные системы с элементами искусственного интеллекта. Они ориентированы на реализацию безбумажного, безлюдного управления объектом с подстройкой к изменяющимся внешним условиям и ресурсам. Реализация подобных задач строится на применении ЭВМ, объединённых информационной сетью или сетями с другими ЭВМ.

Для функциональных задач, имеющих достаточно формализованные алгоритмы решения (финансово-бухгалтерский учёт, материально-техническое снабжение, кадры и др.), внедрение АСУ позволило значительно улучшить отчётность, контроль прохождения документации, своевременность принятия решений, и во многих случаях это дало значительный экономический эффект.

Следовательно, для успешного функционирования АСУ возникает потребность автоматизации информационных процессов, а значит и создания автоматизированных информационных систем (АИС). Так и было вначале. В результате появились информационные системы, позволяющие в автоматизированном режиме выполнять процессы, связанные с управлением производством и различными видами деятельности, а также с делопроизводством. В России эти процессы начинаются со второй половины XX века.

Затем стало очевидным, что АИС могут использоваться не только для совершенствования управления производственными процессами, но и с целью улучшения качества создаваемой информационной продукции и услуг, повышения качества и оперативности обслуживания пользователей и т.п. Информационные АСУ обладают возможностью представления информации в виде, удобном для последующего использования, обработки в ЭВМ, а также передачи её по каналам связи.

2. Автоматизированные информационные системы
Автоматизация информационных процессов, способствуя ликвидации многих рутинных операций, повышая комфортность и одновременно эффективность работы, предоставляя пользователям новые, ранее неведомые, возможности работы с информацией, создаёт и новые проблемы, решение которых может быть осуществлено лишь на базе использования общенаучных методов и новых информационных технологий. На каждой ступени развития общества они отражают присущий ему уровень высоких технологий.

Автоматизированная информационная система (Automated information system, AIS) — это совокупность программных и аппаратных средств, предназначенных для хранения и (или) управления данными и информацией, а также для производства вычислений.

Основная цель АИС – хранение, обеспечение эффективного поиска и передачи информации по соответствующим запросам для наиболее полного удовлетворения информационных запросов большого числа пользователей.

К основным принципам автоматизации информационных процессов относят: окупаемость, надежность, гибкость, безопасность, дружественность, соответствие стандартам.

Окупаемость означает затрату меньших средств, на получение эффективной, надёжной, производительной системы, возможностью быстрого решения поставленных задач. При этом считается, что срок окупаемости системы должен составлять не более 2–5 лет.

Надежность достигается использованием надёжных программных и технических средств, использования современных технологий. Приобретаемые средства должны иметь сертификаты и (или) лицензии.

Гибкость означает легкую адаптацию системы к изменению требований к ней, к вводимым новым функциям. Это обычно достигается созданием модульной системы.

Безопасность означает обеспечение сохранности информации, регламентация работы с системой, использование специального оборудования и шифров.

Дружественность заключается в том, что система должна быть простой, удобной для освоения и использования (меню, подсказки, система исправления ошибок и др.).

Выделяются четыре типа АИС:

1. Охватывающий один процесс (операцию) в одной организации.

2. Объединяющий несколько процессов в одной организации.

3. Обеспечивающий функционирование одного процесса в масштабе нескольких взаимодействующих организаций.

4. Реализующий работу нескольких процессов или систем в масштабе нескольких организаций.

При создании АИС целесообразно максимально унифицировать организуемые системы (подсистемы) для удобства их распространения, модификации, эксплуатации, а также обучения персонала работе с соответствующим ПО. Разработка АИС предполагает выделение процессов, подлежащих автоматизации, изучение их, выявление закономерностей и особенностей (анализ), что способствует определению целей и задач создаваемой системы. Затем осуществляется внедрение необходимых информационных технологий (синтез). Для успешного проведения проектно-организационных работ рекомендуется выявить несколько прототипов проектируемого объекта и устанавливаемых на нём программно-технических средств. На их основе разработать несколько вариантов. Затем из них выбирают альтернативные, из которых наконец – наилучшее решение.

АИС можно представить как комплекс автоматизированных информационных технологий, составляющих информационную систему, предназначенную для информационного обслуживания потребителей. В АИС обычно применяются автоматизированные рабочие места (АРМ) на базе персональных ЭВМ, распределённые базы данных, программные средства, ориентированные на конечного пользователя.

Основное назначение автоматизированных информационных систем не просто собрать и сохранить электронные информационные ресурсы, но и обеспечить к ним доступ пользователей. Одной из важнейших особенностей АИС является организация поиска данных в их информационных массивах (базах данных). Поэтому АИС практически являются автоматизированными информационно-поисковыми системами (АИПС),

Автоматизированная информационно-поисковая система — программный продукт, предназначенный для реализации процессов ввода, обработки, хранения, поиска, представления данных т.п.

АИПС бывают фактографическими и документальными.

Фактографические АИПС обычно используют табличные реляционные БД с фиксированной структурой данных (записей).

Документальные АИПС отличаются неопределённостью или переменной структурой данных (документов). Для их разработки обычно применяются оболочки АИС.

Примеры оборудования с числовым программным управлением.

Числовое программное управление (ЧПУ) означает компьютеризованную систему управления, считывающую инструкции специализированного языка программирования (например, G-код) и управляющую приводами металло-, дерево- и пластмасообрабатывающих станков и станочной оснасткой.

Станки, оборудованные числовым программным управлением, называются станками с ЧПУ. Помимо металлорежущих (например, фрезерные или токарные), существует оборудование для резки листовых заготовок, для обработки давлением.

Система ЧПУ производит перевод программ из входного языка в команды управления главным приводом, приводами подач, контроллерами управления узлов станка (включить/выключить охлаждение, например). Для определения необходимой траектории движения рабочего органа (инструмента/заготовки) в соответствии с управляющей программой рассчитывается траектория обработки деталей.

С
хема передачи информации:

Процессы, не учитывающие состояние объекта управления и обеспечивающие управление по прямому каналу (от управляющей системы к объекту управления), называются разомкнутыми.

Система, в которой управляющий объект получает информацию о реальном состоянии объекта управления по каналу обратной связи, исходя из которой, производит необходимые управляющие действия по прямому каналу управления, называется замкнутой системой управления или системой с обратной связью.

Назначение и принцип действия АСУ ТП

Назначение АСУ ТП состоит в поддержании установленных режимов технологического процесса за счет контроля и изменения технологических параметров, выдачи команд на исполнительные механизмы и визуального отображения данных о производственном процессе и состоянии технологического оборудования. В функции АСУ ТП входит предупреждение аварийных ситуаций, анализ контролируемых значений, стабилизация режимных параметров и технологических показателей. Автоматизация помогает в достижении основных целей политики предприятия в вопросах экономики и качества.

АСУ ТП получила широкое распространение в таких отраслях, как: аграрная промышленность, нефтегазовый комплекс, машиностроение, электроэнергетика, горнодобывающий производственный комплекс, металлообработка, пищевая промышленность и др. Автоматизируются гидромеханические, массообменные, тепловые процессы; процессы очистки, фильтрации, переработки, разделения, измельчения, хранения, отгрузки, приемки, дозации, пуска и остановки, измерения и множество других. От состава АСУ ТП зависят потенциальные возможности системы, а также качество функционирования автоматизированного объекта.

Назначение АСУ ТП:

• 
  повышение эффективности работы оборудования,
• 
  обеспечение удобства управления технологическими процессами,
• 
  контроль и мониторинг технологических параметров,
• 
  исключение рисков простоев, сбоев работы оборудования,
• 
  исчезновение ошибок персонала в процессе управления.

В состав автоматизированной системы входит не только совокупность технических средств и программного обеспечения. Работа АСУ ТП невозможна без таких компонентов, как: информационное, математическое, организационное, эргономическое и метрологическое обеспечение. Несмотря на то, что автоматизация освобождает человека от необходимости выполнять большинство функций контроля, стабилизации и управления, именно оперативный персонал (технологи, инженеры, диспетчеры, машинисты, операторы, аппаратчики) следит за надлежащей работой приборов и автоматических устройств и контролирует технологические параметры.

К аппаратным средствам АСУ ТП относят: операторские станции и серверы системы, сети, счетчики, измерительные преобразователи, сигнализаторы, автоматизированная система диспетчерского управления, контроллеры, датчики, модули цифрового интерфейса, исполнительные механизмы. Программные средства – это SCADA-системы, системы сбора данных, системы оперативного диспетчерского управления, операционные системы реального времени, средства исполнения технологических программ, специальное программное обеспечение. АСУ ТП предназначена для решения сложных управленческих проблем, повышения гибкости управляемого процесса и качества управления производственным объектом.

Принцип действия и структура АСУ ТП

Принцип действия АСУ ТП основан на измерении параметров технологического процесса с помощью интеллектуальных средств измерения и последующем управлении технологическим процессом. На нижнем или полевом уровне АСУ ТП расположены датчики, полевое оборудование, исполнительные механизмы. С датчиков, которые фиксируют контролируемые параметры, поступает сигнал на промышленные контроллеры. ПЛК (программируемые логические контроллеры) относят к среднему уровню АСУ ТП, именно здесь выполняются задачи автоматического регулирования, логико-командного управления, пуска/остановки оборудования и машин, аварийной защиты и отключения. С контроллеров информация передается на верхний уровень управления объектом – к диспетчеру. Верхний уровень АСУ ТП содержит базу серверов, инженерных и операторских (рабочих) станций.

Функции АСУ ТП:

1. 
   Управление и контроль,
2. 
   Анализ и планирование,
3. 
   Сбор, учет, хранение данных,
4. 
   Автоматическая защита,
5. 
   Мониторинг и регулирование.

В свою очередь, диспетчер ведет постоянное наблюдение за процессом производства и управляет работой агрегатов в дистанционном режиме. Также на верхнем уровне формируется отчетность, обрабатывается и архивируется информация на сервере системы. Все данные, поступающие на операторские станции, отображаются в режиме реального времени на экране сотрудника. Числовые и графические данные представляются в виде удобной мнемосхемы объекта управления. В зависимости от полученных данных, контроллер системы вырабатывает соответствующие сигналы управления для исполнительных механизмов. Кроме этого, контроллер различает выход заданных параметров за предельные значения, сигнализируя об отказах оборудования, каких-либо отклонениях процесса, а в некоторых случаях блокирует работу установки для исключения аварии.

С внедрением АСУ ТП совершенствуются методы планирования, противоаварийной защиты и контроля, поэтому предприятию удается достигнуть высоких качественных показателей технологических процессов. Автоматизированная система создает необходимые условия для наиболее эффективного и экономичного использования ресурсов производства, роста производительности труда, снижения затрат, повышения конкурентоспособности и получения максимальной прибыли. Внедрение АСУ ТП обеспечивает увеличение выхода выпускаемой продукции, стабилизацию производственных показателей, снижение материальных затрат, поддержание рациональных и безопасных технологических режимов, улучшение качественных показателей продукта.

Заказать разработку АСУ ТП

Заказать разработку АСУ ТП любой сложности вы можете в специализированной компании ООО «Олайсис». Специалисты нашей компании имеют опыт разработки АСУ ТП как для одной установки, так и для целого производственного комплекса, в том числе на территориально-распределенных объектах. Выполняем весь цикл работ: от технического задания до ввода в эксплуатацию, гарантируя надежность и отказоустойчивость готовой системы автоматизации. В разработке АСУ ТП мы стремимся учитывать все особенности объекта и обеспечивать систему развитым инструментарием. Наши системы приносят высокий экономический эффект и в краткие сроки окупают затраты владельцев. Опыт реализации проектов для самых разных отраслей промышленности позволяет нам выполнять разработку и внедрение широкофункциональных АСУ ТП в разумные сроки.

Качественное проведение всего комплекса работ по разработке интегрированных систем комплексной автоматизации, выбор надежных технических и программных средств, наличие необходимых интеллектуальных и технологических ресурсов, внедрение современных производственных и конструкторских решений – это ключевые составляющие эффективности систем ООО «Олайсис». Также в нашей компании заказывают отдельные работы по внедрению систем автоматизации: проектирование, изготовление и сборку шкафов автоматики, программирование ПЛК, шеф-монтаж, поставку высоконадежных средств контроля и управления от производителей Siemens, Schneider Electric, Finder и других.

1.1.4 Системы управления

Для
реализации выбранных воздействий обычно
необходимо иметь специальные технические
приспособления
и организационные возможности.

Это,
например, рычаги и другие механические
приспособления,алгоритмы
и
программы для компьютера, это руководитель,
его заместители, секретари и пр.

Система
управления
обычно является частью того объекта,
которым необходимо управлять.

Тем
не менее, систему управления почти
всегда можно отделить
от основного
объекта и считать другим, специальным
объектом. Вводятся термины – управляемая
система (основной объект) и управляющая
система
(другой, дополнительный объект — это
система управления).

Часто
также говорят, что система управления
наложена
на управляемый объект Эта ситуация
представлена на Рис.

Основой
управления, как уже говорилось в
предыдущем пункте, является логический
выбор (принцип
«если так, то так»). Такой выбор делается
на основе
информации.

1.2 Автоматическое и автоматизированное управление

1.2.1 Понятие автомата и алгоритма

Существует
три основных способа выработки управления:

1. человеком
   (HS)

2. техническим
   средством (AU)

3. человеком
   и техническим средством
   совместно
   (HS+AU).

Техническое
средство, способное вырабатывать
управление, называется автоматом.

Автомат
может выполнять воздействие на объект,
т.е. осуществлять управление,
только по заложенным в него жестко
определенным правилам
–
алгоритмам.

Запись
алгоритма в виде, воспринимаемом
автоматом, называется программой.

Человек,
в отличие от автомата, может производить
действия с
той или иной степенью отхода от жёстких
правил, а
как крайний случай, вообще без
алгоритма.

Это — принципиальное
различие в возможностях автомата и
человека. Говорят, что автомат способен
работать только по жёсткому
алгоритму,
а режим работы человека с применением
опыта, интуиции, неформального мышления
называют мягким
алгоритмом.

Действия автомата
и человека как автомата (по жесткому
алгоритму) называют формализованными,
а действия со значительным отходом от
этого правила – неформализованными.

2. Автоматическое
   и автоматизированное управление

Управление, которое
вырабатывается и осуществляется
автоматом без участия человека, называется
автоматическим.

Автоматическое
управление может быть основано только
на формализованных
действиях. Оно выполняется техническими
средствами на основе заложенных в них
алгоритмов в виде программ.

Если
человеку дается право вмешиваться в
действия автомата, т.е. управление
осуществляется совместно
человеком и автоматом,
то такое управление называется
автоматизированным.

Тривиальные
вмешательства человека в действия
автомата. Это включение и выключение,
аварийная остановка, ремонт и наладка.
Эти действия не
ведут к
понятию автоматизированного управления.

Управление,
производимое только человеком (без
использования автоматического режима)
принято называть ручным.

Таким
образом, автоматизированное управление
это комбинирование
автоматического и ручного управления
при специальном разделении
задач между автоматом и человеком. При
этом автомат обычно выполняет рутинные
(простые, многократно повторяющиеся)
действия, а человеку поручаются
принципиальные решения и решения общего
характера.

Возможность
человека действовать неформализованным
способом дает ему значительные
преимущества.
Все научные, технические и культурные
ценности – результат неформализованных
действий. Духовное развитие человека
не формализовано.

Основное,
что дает возможность действовать
человеку не по жесткому алгоритму –
это гибкость
неформализованного управления:человек может
учесть дополнительные факторы или
воспользоваться своим опытом и интуицией

Считается,
что нормальной
системой
является автоматизированная
система управления, что все в разумной
степени должно включать автоматические
операции, но не сводится к полному
исключению человека из процесса
управления.

использование
чисто автоматической или чисто ручной
системы управления допустимо, но должно
быть хорошо обосновано.

3. Формализм,
   связанный с понятием управления

Автоматизированное
управление будем обозначать AUz,
автомат или автоматическое управление,
как это уже было сделано выше, AU
, а человека и его действия как – HS.
В этих символах можно записать:

AUz = HS +
AU ,

HS dom
AU (dom
доминирует),

HS bas
AUz (bas
является
основой).

Примеры других
формальных утверждений:

AU
bas
AUz
, (HS
dom
AU)
bas
AUz
, AU
+AUz
= AUz
,
HS
+AUz
= AUz

PPT — Автоматические системы управления Презентация PowerPoint, скачать бесплатно

.

История АСУ

:

1. 10 800.

2..

3.: C , R ₁ R ₂ ,. 1 / f f , ().

История АСУ

Одним из первых исторически зафиксированных примеров автоматической системы управления является система, которая регулировала влажность почвы с помощью автоматического регулирования оросительных каналов в древнем Вавилоне (более 4000 лет назад).

Использование обратной связи для управления системой имеет интересную историю.

Мы также можем назвать одно из первых применений управления с обратной связью, появившихся при разработке механизмов регулирования плавания в Греции в период с 300 по 1 год до нашей эры. В водяных часах Ktesibios использовался поплавковый регулятор. Масляная лампа, изобретенная Филоном примерно в 250 г. до н. Э. использовал поплавковый регулятор в масляной лампе для поддержания постоянного уровня мазута. Герон Александрийский, живший в I в.D. опубликовал книгу под названием Pneumatica , в которой описал несколько форм механизмов уровня воды с использованием поплавковых регуляторов.

Первой системой обратной связи, изобретенной в современной Европе, был терморегулятор Корнелиса Дреббеля (15721633) из Голландии [1]. Деннис Папин [16471712] изобрел первый регулятор давления для паровых котлов в 1681 году. Регулятор давления Папинса был формой предохранительного регулятора, похожего на клапан для скороварки.

Первым автоматическим контроллером с обратной связью, используемым в промышленном процессе, по общему мнению, является регулятор скорости Джеймса Уоттса, разработанный в 1769 году для управления скоростью парового двигателя.Полностью механическое устройство измеряло скорость выходного вала и использовало движение флайбола со скоростью для управления клапаном и, следовательно, количеством пара, поступающего в двигатель. При увеличении скорости веса шара поднимаются и удаляются от оси вала, закрывая клапан. Для вращения грузиков требуется мощность двигателя, поэтому измерение скорости будет менее точным.

Первая историческая система обратной связи, на которую претендует Россия, — это поплавковый регулятор уровня воды, который, как говорят, был изобретен И.Ползунова в 1765 году. Поплавок определяет уровень воды и управляет клапаном, перекрывающим вход воды в котел.

1769 Разработан паровой двигатель и губернатор Джеймса Уотта. Паровой двигатель Ватта часто используется для обозначения начала промышленной революции в Великобритании. Во время промышленной революции были достигнуты большие успехи в развитии механизации, технологии, предшествовавшей автоматизации.

1800 Концепция производства сменных частей Эли Уитни продемонстрирована в производстве мушкетов.Разработка Whitney часто считается началом массового производства.

1868 Дж. К. Максвелл формулирует математическую модель регулятора парового двигателя.

1913 г. Для производства автомобилей внедряется механизированная сборочная машина Генри Форда.

1927 Х.В. Боде анализирует усилители обратной связи.

1932 Х. Найквист разрабатывает метод анализа устойчивости систем.

1952 Численное управление (ЧПУ) разработано в Массачусетском технологическом институте для управления осями станков.

1954 Джордж Девол разрабатывает программу перемещения изделий, которая считается первым промышленным роботом.

1960 Представлен первый робот Unimate, основанный на разработках Девола. Unimate установлен в 1961 году для обслуживания машин для литья под давлением.

1957 1 ^st искусственный космический спутник.

1961 1 ^st космический полет.

1969 Высадка на Луну американских астронавтов

1970 Разработаны модели переменных состояния и оптимальное управление.

1980 Широко изучена конструкция надежных систем управления.

1990 Производственные компании, ориентированные на экспорт, делают упор на автоматизацию.

1994 Управление с обратной связью, широко используемое в автомобилях. Надежные, прочные системы востребованы на производстве.

1997 Первый в мире автономный вездеход, известный как Sojourner, исследует поверхность Марса.

19982003 Достижения в микро- и нанотехнологиях. Первые интеллектуальные микромашины —

Создано

разработанных и действующих наномашин.

Следует также указать на вклад в теорию автоматического управления выдающихся российских и советских ученых: Вышнеградского, Михайлова, Понтрягина, Андронова и других.

В основе любой системы управления лежит способность измерять производительность системы и предпринимать корректирующие действия, если ее значение отклоняется от некоторого желаемого значения. Это, в свою очередь, требует сенсорного устройства. У человека есть ряд «встроенных» чувств, которые он с незапамятных времен использовал для управления своими действиями, действиями других, а в последнее время — действиями машин.Например, при вождении автомобиля самым важным чувством является зрение, но слух и обоняние также могут влиять на действия водителя.

Первым крупным шагом в проектировании машин, который, в свою очередь, возвестил промышленную революцию, была разработка паровой машины. Проблема, с которой столкнулись инженеры в то время, заключалась в том, как контролировать скорость вращения двигателя без вмешательства человека. Из различных попыток наиболее удачным было использование конического маятника, угол наклона которого был функцией (но не линейной функцией) угловой скорости вала.Этот принцип был использован Джеймсом Ваттом в 1769 году при разработке флайбола или регулятора центробежной скорости. Так, возможно, родилась первая система автоматического управления машиной.

Рис. 2.1 Регулятор парового двигателя Джеймса Уоттса

Принцип работы регулятора Ватта показан на Рисунке 1., где изменение скорости вала приведет к изменению угла конуса шариков. Это, в свою очередь, приводит к поступательному перемещению муфты, которая регулирует массовый расход пара в двигателе с помощью клапана.

Ватт был инженером-практиком и не имел много времени на теоретический анализ. Тем не менее, он заметил, что при определенных условиях двигатель, казалось, «охотился», когда выходная скорость колебалась около желаемого значения.

Устранение «охоты», или, как более широко известно, нестабильности, — важная особенность в конструкции всех систем управления.

В своей статье «О губернаторах» Максвелл (1868) разработал дифференциальные уравнения для регулятора, линеаризованного относительно точки равновесия, и продемонстрировал, что устойчивость системы зависит от корней характеристического уравнения, имеющего отрицательные действительные части.Проблема определения критериев устойчивости линейных систем изучалась Гурвицем (1875 г.) и Раусом (1905 г.). Это было расширено для рассмотрения устойчивости нелинейных систем русским математиком Ляпуновым (1893 г.). Существенная математическая основа теоретического анализа была разработана Лапласом (1749-1827) и Фурье (1758-1830).

Работа над дизайном усилителя обратной связи в Bell Telephone Laboratories в 1930-х годах была основана на концепции частотной характеристики и подкреплена математикой комплексных переменных.Это обсуждалось Найквистом (1932) в его статье «Теория регенерации», в которой описывалось, как определить стабильность системы с использованием методов частотной области. Это было расширено Боде (1945) и Николсом в течение следующих 15 лет, чтобы дать рождение тому, что до сих пор остается одной из наиболее часто используемых методологий проектирования систем управления.

Другой важный подход к проектированию систем управления был разработан Эвансом (1948). Основываясь на работе Максвелла и Рауса, Эванс в своем методе корневого годографа разработал правила и приемы, позволяющие отображать корни характеристического уравнения в графическом виде.

Появление цифровых компьютеров в 1950-х годах привело к формулировке дифференциальных уравнений в пространстве состояний, которые с использованием записи векторных матриц легко поддаются машинным вычислениям. Идея оптимального дизайна была впервые высказана Винером (1949). Метод динамического программирования был разработан Беллманом (1957), примерно в то же время, когда принцип максимума обсуждался Понтрягиным (1962). На первой конференции Международной федерации автоматического управления (IFAC) Калман (1960) представил двойную концепцию управляемости и наблюдаемости.В то же время Калман продемонстрировал, что когда уравнения динамики системы линейны, а критерий качества — квадратичный (LQ-управление), то математическая задача имеет явное решение, которое обеспечивает оптимальный закон управления. Также Калман и Бьюси (1961) разработали идею оптимального фильтра (фильтра Калмана), который в сочетании с оптимальным регулятором дает линейно-квадратично-гауссовское (LQG) управление.

В 1980-е годы произошли большие успехи в теории управления для надежного проектирования систем с неопределенностями в их динамических характеристиках.Работа Атанса (1971), Сафанова (1980), Чанга (1988), Гримбла (1988) и других продемонстрировала, как можно смоделировать неопределенность, а также концепцию нормы H и теории синтеза .

1990-е представили контрольному сообществу концепцию интеллектуальных систем управления. Согласно Rzevski (1995), интеллектуальная машина — это машина, способная достигать цели или поддерживать устойчивое поведение в условиях неопределенности. Теория интеллектуального управления во многом уходит своими корнями в идеи, заложенные в области искусственного интеллекта (ИИ).Искусственные нейронные сети (ИНС) состоят из множества простых вычислительных элементов, работающих параллельно в попытке имитировать свои биологические аналоги. Теория основана на работах, проведенных Хеббом (1949), Розенблаттом (1961), Кохоненом (1987), Видроу-Хоффом (1960) и другими. Концепция нечеткой логики была введена Заде (1965). Эта новая логика была разработана, чтобы позволить компьютерам моделировать человеческую неопределенность. Контроллеры с нечеткой логикой, хотя и не имеют строгой формальной методологии проектирования других методов, предлагают надежное управление без необходимости моделирования динамического поведения системы.В число специалистов на местах входят Мамдани (1976), Сугено (1985), Саттон (1991) и Тонг (1978).

Итак, автоматическое управление — это скрытая технология:

Когда все работает хорошо, никто не замечает!

Эспрессо-машина: 1 или 2 контура регулирования (температура, давление).

Автомобиль: от 5 до 20 контуров управления (двигатель, климат, тормоза, радио)

Марсоходы: от 10 до 20 контуров управления (навигация, контроль скорости).

Самолет: 50 или более контуров (управление полетом, сервоприводы, резервирование.)

Управление процессом: от 100 до 1000 контуров регулирования (уровни, температура, давление).

А когда нет — результаты могут быть катастрофическими.

Авиакатастрофа

Saab (и многих других в странах СНГ): взаимодействие пилота и системы управления;

Ядерный реактор Три-Майл-Айленд (Пенсильвания, США, март 1979 г.): сочетание механического отказа и ошибки человека привело к резкому увеличению температуры в активной зоне реактора;

Чернобыльский ядерный реактор (апрель 1986 г.): работа в нестабильном состоянии;

Если мы рассмотрим современные тенденции в развитии систем управления, то ясно увидим общую тенденцию к интеллектуальным системам.

:

.

АСУ ТП (АСУ ТП)

АСУ ТП (АСУ ТП)

В НИИК разработан процесс минимизации человеческих ошибок при эксплуатации и обслуживании завода.

Эксплуатационный опыт станции показывает, что человеческий фактор является ключевым фактором неэффективности эксплуатации и повреждения оборудования. Чтобы улучшить работу и безопасность предприятия, а также повысить его эксплуатационную готовность и снизить затраты на техническое обслуживание, мы фокусируемся на подходах, позволяющих предотвратить возникновение и ограничить влияние человеческой ошибки.

Общеизвестно, что владельцы заводов хотят, чтобы их оборудование обеспечивало максимальную производительность при минимально возможных производственных затратах.

Этого можно добиться с помощью:

• Повышение качества выполнения процесса
• снижение потребления энергии
• повышение операционной эффективности
• точный мониторинг процесса и оптимизация параметров
• повышение надежности оборудования \ увеличение срока службы оборудования,

что однозначно обеспечивается за счет интеграции АСУ ТП в АСУ ТП.

Автоматизированная система управления процессами, разработанная НИИК, может согласовать ваше конкретное оборудование или процесс с лучшей системой для вашего приложения, сокращая ваши затраты на проектирование и интеграцию, повышая производительность, качество и гибкость.

Измерительное и испытательное оборудование предоставлено признанными и опытными компаниями, работающими в этой области: «Yokogawa», Invensys, Siemеns, АВВ, Emerson, Krohne, Endress + Hauser, Vega, Draeger, Honeywell, JUMO, WIKA.

Используется фурнитура самых проверенных брендов, таких как Sаmson, Dresser, ARCA.

Предложение НИИК включает как базовый, так и детальный дизайн-пакеты по следующим разделам:

1. Автоматизация технологических процессов.

2. Автоматизация систем отопления и вентиляции.

3. Автоматизация холодильных систем.

4. Автоматизация системы циркуляции воды.

5. Автоматизация коммерческих визуальных систем.

6. Автоматизация системы пожарной сигнализации.

7. Автоматизация системы пожаротушения.

8. Комплекс инженерных средств безопасности:

• охранная сигнализация;
• система контроля доступа;
• система видеонаблюдения.

Расширенная система управления технологическим процессом

Система расширенного управления технологическими процессами имеет следующую структуру:

• датчики измерения и передачи информации;

Программируемый логический контроллер

• , реализующий алгоритмы управления;
• исполнительный механизм для управления конечными элементами управления, преобразующий сигналы логического контроллера в электрические сигналы;

Генератор сигналов

• для контроля и управления;
• техническое программное обеспечение и поддержка процессов верхнего уровня для удаленного мониторинга, управления и интеграции с системами других уровней

Оптимальные системы управления (OCS)

Для экономически эффективных систем автоматического управления необходимо использовать алгоритмы управления, адекватные реальным объектам.При этом следует учитывать следующие особенности: нелинейность характеристик, кратность, нестационарность, медленную реакцию, значительную транспортную и переходную задержку в каналах управления, а также сложные условия их работы. Такие условия могут быть высокими уровнями контролируемых и неконтролируемых нарушений. Следует отметить, что это далеко не все проблемные характеристики объектов управления, требующие соответствующих решений в рамках проектируемой структуры системы управления.

Поэтому создание эффективных автономных АСУ ТП требует тщательного исследования конкретных характеристик процессов как объектов управления; применение современных достижений теории процессов, методов синтеза и анализа АСУ ТП и, конечно же, разработка новых подходов в этой области.

• Эти задачи успешно решаются сотрудниками отдела оптимальных систем управления (OCS). На кафедре разработана система динамической оптимизации, позволяющая повысить безопасность и квазиоптимальное качество контуров управления АСУ ТП в оперативном режиме.
• Кроме того, разработаны эффективные управляющие структуры (учитывающие специфику конкретных каналов и условия их движения) и соответствующие алгоритмы управления наиболее существенными контурами управления процессом производства карбамида.
• Специалисты отдела OCS изобрели новый подход к созданию многоуровневой эффективной системы управления сложным технологическим объектом.

.

ACS Промышленное и коммерческое электрическое обслуживание

ACS работает уже почти два десятилетия и выполняет контракты на электроэнергию в районе Большого Торонто и за его пределами.

A CS гордится тем, что имеет отличный послужной список в обеспечении рентабельной, эффективной работы при сохранении безопасной рабочей среды. Наши прошлые и настоящие проекты состоят из коммерческих проектов (школы, офисные здания и склады) по промышленной автоматизации и робототехнике.У нас есть обширные знания и опыт, чтобы предоставить вам универсальное качественное обслуживание по разумной цене.

В ACS мы заботимся обо всех наших клиентах — больших и малых — мы очень бережно относимся к каждой установке. Мы постоянно информируем наших сотрудников о самых последних бюллетенях с кодами Управления по электробезопасности, чтобы гарантировать, что работа выполняется правильно с первого раза и каждый раз. ACS остается группой опытных и талантливых мастеров-электриков и техников, которые всегда готовы пойти и сделать все возможное, чтобы потребности наших клиентов были удовлетворены на высшем уровне.

Специализируется на промышленных и коммерческих услугах

ACS оказывает помощь в разработке, производстве и установке нового оборудования для сварки
, сварки SPOT и
роботы-погрузчики для поставщиков Tier One Automotive
.
Техническое обслуживание робототехники — включает поиск и устранение неисправностей, ремонт и профилактическое обслуживание.
Построение и обслуживание панелей управления ПЛК.
Изготовление кабельных сборок и жгутов.
Электромонтаж реле, контакторов, соединительных коробок, двигателей и насосов
Большой опыт работы во взрывобезопасных средах
(установка жестких кабелепроводов и взрывозащищенное оборудование).
ACS занимается всеми аспектами электромонтажа и обслуживания.

.