ТЕМА 1. КЛАСИФІКАЦІЯ ТА ХАРАКТЕРИСТИКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ ЯК ОБ’ЄКТІВ УПРАВЛІННЯ

 

Технологічний процес (ТП) – це первинна ланка створення матеріальних цінностей. У технологічних процесах відбувається перетворення або перенесення матеріалів, енергії та інформації. У результаті проходження технологічного процесу отримується вихідний продукт, що відрізняється від початкової сировини.

Залежно від способу перетворення або перенесення матеріалу, енергії та інформації технологічні процеси поділяють на такі групи:

1) безперервні технологічні процеси (безперервні потоки з безперервним функціонуванням об’єктів: газова, хімічна, нафтохімічна промисловості, металургія, енергетика і т. п.);

2) безперервно-дискретні технологічні процеси (перервані потоки, процеси в обмежений час: виплавка сталі, полімеризація, вулканізація);

3) дискретні технологічні процеси (одноразове проходження процесу: виготовлення деталей).

При поданні технологічного процесу як об’єкта управління необхідно:

1) вивчити технологічну схему процесу;

2) розбити технологічний процес на підсистеми, пов’язані матеріальними потоками;

3) наближено оцінити статистичні параметри матеріальних потоків для побудови математичної моделі.

При розробленні АСУТП ставиться завдання – отримати економічний ефект від упровадження системи управління. Розроблення техніко-економічного обґрунтування (ТЕО) пов’язане з вирішенням різних завдань: технологічних, технічних, організаційних. При цьому ТЕО визначається кількісною оцінкою рівня економічної ефективності, тобто економічного критерію управління. За критерій можуть бути вибрані такі показники:

- збільшення обсягу виробництва, викликане поліпшенням використання обладнання та підвищенням випуску річної продукції;

- зменшення витрат сировини, матеріалів, палива, енергії на виробництво одиниці продукції в результаті зниження матеріало- та енергоємності виробництва;

- підвищення продуктивності праці – збільшення кількості продукції в одиницю часу в розрахунку на одного працюючого;

- поліпшення якості продукції, тобто випуск продукції вищого ґатунку за рахунок кращого функціонування систем управління.

Основним інтегральним показником економічної ефективності є річний економічний ефект, який отримується за рахунок зниження собівартості продукції та призводить до приросту прибутку.

У процесі розроблення ТЕО необхідно оцінити коефіцієнт ефективності одноразових вкладень на створення АСУТП, який дорівнює економії від АСУТП на 1 гривню вкладень. Також важливим економічним параметром є термін окупності вкладень на АСУТП – період часу відшкодування цих вкладень за рахунок річної економії від АСУТП [1, с. 14–18].

За своєю природою всі технологічні процеси відрізняються один від одного. Щоб подати технологічний процес як об’єкт управління незалежно від його природи, необхідно абстрагуватися від фізичних, хімічних або технологічних особливостей відповідного об’єкта шляхом переходу до загальних принципів і методів подання об’єктів у теорії управління.

Для застосування загальних методів теорії управління технологічний процес розглядається як багатовимірний об’єкт, блок-схема якого наведена на рис. 1.1.

де  – вхідні параметри (параметри сировини і теплоносія: витрата сировини, тиск, температура, хімічний склад, концентрація тощо);

 – збурення (температура та вологість навколишнього середовища, наявність домішок у вихідній сировині і т. п.), які поділяються на вимірювальні та невимірювальні;

 – вихідні (змінні) параметри

 

До вихідних параметрів  належать:

- параметри вихідного продукту (хімічний склад, розміри, концентрація, кількість);

- режимні параметри об’єкта (температура та тиск продукту на виході);

- техніко-економічні показники (продуктивність, собівартість, витрати сировини).

Систему автоматичного управління (САУ) або АСУ ТП можна умовно уявити такою, що складається з трьох частин: об’єкта управління (ОУ), управляючого пристрою (УП) та програматора (П) (рис. 1.2). Об’єкт управління – це будь-який технічний пристрій на виході, процесом якого потрібно керувати (технологічна установка). Управляючий пристрій – це всі елементи управління (регулятори).

Принцип роботи САУ такий: на вхід системи управління подається задавальний вплив  (наприклад, із програматора), що визначає бажаний характер керованого процесу . На ОУ також діють збурення . На підставі вхідних параметрів , вихідного  і з урахуванням збурень  УП формує керуючий вплив  для отримання на виході ОУ вихідного продукту  із бажаними параметрами.

При створенні САУ неможливо врахувати всі вхідні змінні об’єкта управління, що впливають на хід технологічного процесу. Тому в системах управління розраховуються лише основні вхідні змінні ОУ , що визначають хід процесу, а інші змінні належать до неконтрольованих збурень .