Математическое обеспечение АСУ ТП и алгоритмизация технологических процессов.
Характерной особенностью АСУ ТП является применение ЭВМ. Поскольку АСУ ТП многофункциональны, в машину закладывается определенное количество программ, каждая из которых обеспечивает реализацию той или иной функции системы управления.
Совокупность программ, необходимых для функционирования АСУ ТП, образует математическое обеспечение системы аналогично тому, как совокупность технических средств образует аппаратурное (техническое) обеспечение системы [41, 43, 44,45,46,47].В математическом обеспечении АСУ ТП отражается математический аспект функционирования системы.
Математическое обеспечение системы делится на две группы: а) внутреннее математическое обеспечение (стандартное программное обеспечение; б) внешнее математическое обеспечение (функциональное программное обеспечение). К внутреннему математическому обеспеченно относятся программы, гарантирующие функционирование собственно управляющего вычислительного комплекса и поставляемые вместе с машинной данного типа независимо от особенностей АСУ ТП и от конкретного набора выполняемых системой функций. К внешнему математическому обеспеченно относятся программы, реализующие функции АСУ ТП. Очевидно, что программы,
реализующие одинаковые функции для различных объектов управления, также различны. Некоторые программы внутреннего и внешнего математического обеспечения иногда заменяются специальными устройствами. Таким образом, некоторые функции АСУ ТП могут быть реализованы с помощью как программы, так и аппаратуры.
Рисунок 1.7 - Алгоритмическая структура АСУ ТП.
Обычно под созданием внешнего математического обеспечения АСУ ТП подразумевают алгоритмизацию технологических процессов, представляющую собой разработку математического описания поведения системы технологический процесс-АСУ ТП [43,48,49,50.]. Основные задачи алгоритмизации:
1) изучение технологического процесса и факторов, определяющих его поведение;
2) постановка задачи автоматизированного управления технологическим процессом;
3) разработка математической модели (идентификация), алгоритма управления (оптимизация) процессом и программ применительно к конкретной управляющей вычислительной машине.
Алгоритмическая структура выполнения соответствующих функций АСУ ТП, отражающая системный подход к управлению производствами, и технологическими процессами, принятая за основу создания математического обеспечения АСУ ТП ОФ и ряда других предприятий [51], представлена на рисунок 1.7. Основным узлом является математическая модель объекта, реализованная на вычислительной машине [64,65,37,66,36,67,39,68,69 и др.].
При этом вся технологическая схема производства рассматривается как единая совокупность отдельных процессов и операций. На вход модели подаются значения сырья Y, поступающего на производство или на отдельный агрегат, задания на требуемое качество конечных продуктов X и критерии оценки F, характеризующие эффективность работы отдельных технологических агрегатов и производства в целом. В соответствии с разработанными алгоритмами оптимизации и учетом возмущений Z модель с большой скоростью выдает управление (сигналы U), которое подается на автоматические (программные устройства управления, системы регулирования) либо полуавтоматические устройства в виде сигналов команд, выполняемых частично человеком, частично автоматом, для их осуществления на конкретных агрегатах технологической схемы производства.Алгоритмизация технологических процессов, являющаяся важным этапом создания АСУ ТП, разделяется на предварительную и окончательную [70]. Задачи предварительной алгоритмизации, которая выполняется на первых этапах анализа производства до разработки и внедрения АСУ ТП: изучение алгоритмической структуры процесса, созданное его первоначальной математической модели и алгоритма оптимизации, моделирование процесса на ЭВМ. опытная реализация разработанных алгоритмов в производственных условиях, сценка ожидаемого
экономического эффекта, предварительный выбор средств управляющей вычислительной техники. Предварительная алгоритмизация позволяет оценить подготовленность различных технологических процессов к созданию АСУ ТП, наметить мероприятия по совершенствованною существующих систем автоматического контроля и регулирования, установить очередность развертывания работ на предприятиях той или иной отрасли по созданию АСУ ТП.
На стадии окончательной алгоритмизации более углубленно изучаются технологические процессы, корректируются (с учетом дополнительных сведений) модели и алгоритмы оптимизации, окончательно выбираются необходимые технические средства, определяется экономическая эффективность создаваемой системы управления.
-