Смекни!
smekni.com

Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "проектирование автоматизированных систем управления непрерывными технологическими процессами" Часть I (стр. 1 из 10)

Национальный технический университет Украины

«Киевский политехнический институт»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТИРОВАНИЮ ПО ДИСЦИПЛИНЕ "ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ НЕПРЕРЫВНЫМИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ"

Часть I

Составитель Мекинян Юрий Гургенович

Киев КПИ 2002

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. Общие требования к содержанию курсового проекта и ходу курсового проектирования 3

2. Обзор современного. состояния исследований техно­логического процесса и уровня его автоматического управ­ления 5

3. Разработка математической модели объекта управ­ления 6

4. Оптимальное управление непрерывными технологи­ческими процессами 10

5. Разработка функциональной схемы АСУНТП 14

6. Стадии проектирования АСУНТП и требования к содер­жанию проектной документации. 16

6.1. Технико-экономическое обоснование создания АСУНТП 16

6.2. Техническое задание на проектирование АСУНТП. 17

6.3. Технический проект 17

6.4. Рабочий проект 18

6.5. Технорабочий проект 19

6.6. Внедрение и анализ функционирования АСУНТП. 19

Приложения 19

Список литературы 39

I. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА И ХОДУ КУРСОВОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Разработка любой автоматизированной (автоматической) систе­мы управления непрерывным технологическим процессом (АСУНТП) вклю­чает в себя следующие этапы [l].

1. Изучение объекта управления и формулирование содержательной постановки задачи оптимального управления объектом по некото­рому техническому либо технико-экономическому критерию оптималь­ности.

2. Информационный поиск состояния вопросов исследования фи­зико-химических закономерностей технологических процессов объекта управления, разработки его математической модели (ММ), уровня со­вершенства системы автоматического управления (САУ) объектом управ­ления либо процессом-аналогом.

3. На основании всестороннего изучения современного состоя­ния исследуемой проблемы формулирование постановки задачи разработ­ки АСУ технологическими процессами объекта управления:

а) определение основных направлений теоретических и экспе­риментальных исследований по разработке математических моделей статики и динамики процесса;

б) определение перечня и технических характеристик датчиков и контрольно-измерительных приборов (КИП) для проведения исследо­ваний статических и динамических характеристик объекта;

в) составление технических требований и технических заданий (ТЗ) на разработку нестандартных приборов для исследований объекта управления и его автоматического управления;

г) разработка ТЗ на создание АСУНТП, содержащего предложения по функциональной структуре системы, ее информационному и техничес­кому обеспечению, а также вопросы ее взаимодействия с верхним уров­нем управления интегрированной АСУ (ИАСУ).

4. Проведение комплекса теоретико-экспериментальных исследо­ваний кинетики, термодинамики, гидродинамики, массообмена для раз­работки математической модели объекта управления.

5. Проведение комплекса экспериментальных исследований объе­кта управления на действующей (либо опытной) установке с целью под­тверждения результатов теоретических исследований процессов, а также уточнения коэффициентов уравнений математической модели объекта управления. Экспериментальное определение уравнений формальных ма­тематических моделей статики и динамики процесса в тех случаях, ко­гда неформальная модель по тем или иным причинам не может быть по­лучена.

6. Синтез АСУНТП, предусматривающий математическую формули­ровку задачи оптимального управления процессом, а также выбор либо разработку математического метода решения оптимизационной задачи управления технологическим процессом. .

7. Проектирование АСУНТП, включающее в себя организацию ин­формационного обеспечения системы (в том числе информационных пото­ков при взаимодействии верхнего и нижнего уровней интегрированной АСУ), создание базы данных АСУНТП, разработку алгоритмов и программ задач управления, выбор состава и архитектуры комплекса технических средств АСУНТП, проектирование специальных (нестандартных) средств контроля технологических параметров процесса, конструирование щи­тов и пультов управления процессом, а также организацию взаимосвя­зи проектируемой системы с другими АСУНТП и верхним уровнем управ­ления интегрированной АСУ предприятием.

8. Опытно-промышленная эксплуатация АСУНТП с целью ее усовер­шенствования. Длительность опытной эксплуатации колеблется от I до 12 мес. в зависимости от сложности системы.

Исходя из необходимости проведения больших объемов работ практически по всем этапам разработки АСУНТП (кроме эксперименталь­ных исследований и выполнения рабочего проекта) курсовой проект (КП) целесообразно выполнять в виде комплексной темы, причем каждый студент комплексной бригады выполняет один или несколько этапов.

Вариант КП (описание технологического процесса и его аппара­турного оформления, набор экспериментальных данных для разработки математических моделей статики и динамики процесса) выдается комп­лексной бригаде руководителем КП.

В зависимости от особенностей автоматизируемого технологичес­кого процесса (его сложности, объема экспериментальных данных и т.д.) руководитель КП формирует количественный состав комплексной бригады и распределяет этапы разработки АСУНТП в качестве индиви­дуальных заданий членам комплексной бригады. При этом допустимо выполнение одним студентом двух или нескольких этапов либо трудоем­кого этапа двумя и более студентами.

В общей части комплексного КП приводится описание технологи­ческого процесса, его аппаратурного оформления, анализируются резуль­таты информационного поиска по состоянию исследований физико-хими­ческих закономерностей автоматизируемого технологического процесса, а также по автоматическому управлению процессами-аналогами. Излагается концептуальная модель разрабатываемой АСУНТП. В заключении общего раздела приводится постановка задачи разработки комплексного курсового проекта АСУНТП; при этом по пунктам перечис­ляются все этапы научно-исследовательских и проектных работ (в по­велительном наклонении), которые должны быть выполнены в процессе курсового проектирования и указываются фамилии студентов, ответст­венных за выполнение каждого из этапов. Кроме того, в общей части КП могут быть приведены материалы по расчету экономической эффектив­ности разрабатываемой АСУНТП, сетевых графиков выполнения различ­ных этапов научных исследований и проектирования либо АСУНТП в це­лом, выполнения исследований по функционально-стоимостному анализу проектируемых технических средств системы в объеме КП по организа­ции планирования и управления предприятиями (ОПУП),если представле­ние отдельного КП по дисциплине руководителем этого курсового проек­та будет сочтено нецелесообразным.

В индивидуальной части КП каждый студент отражает результаты выполнения этапа (или этапов) разработки АСУНТП, являющегося его индивидуальным заданием в составе комплексного курсового проекта.

Индивидуальными заданиями комплексного курсового проекта мо­гут быть;

I. Разработка неформальных математических моделей статики и

динамики автоматизируемого технологического процесса на основании анализа физико-химических закономерностей процесса в результате изу­чения соответствующей технической литературы.

2. Идентификация коэффициентов уравнений формальных математических моделей статики и динамики процесса на основании экспериментальных данных с разработкой программ, реализующих различные методы идентификации).

3. Математическая формулировка задачи оптимального управления технологическим процессом либо установкой, выбор математического ме­тода решения задачи, разработка программы по известному алгоритму выбранного метода оптимизации.

4. Разработка функциональной схемы автоматического контроля и регулирования технологических параметров процесса, выбор аппаратуры КИП и автоматики, а также ЭВМ с комплексом периферийных техничес­ких средств.

5. Расчет аппаратуры для аналого-цифрового и цифроаналогового преобразования сигналов.

6. Расчет сужающих устройств для измерения расходов жидких и газообразных веществ, а также регулирующих органов (с разработкой программ расчетов).

7. Анализ надежности аппаратуры сбора, передачи и преобразова­ния информации с помощью ЭВМ, а также алгоритмов функционирования АСУНТП.

Количество чертежей в графической части КП должно быть не меньше числа студентов в комплексной бригаде. Содержанием графичес­кой части могут быть функциональная схема АСУНТП, схемы алгоритмов и программ идентификации, оптимизации, расчетов сужающих устройств и клапанов и т.д.

Защита курсового проекта назначается одновременно всем сту­дентам комплексной бригады, причем от каждого студента требуются глубокие знания по всем его разделам.

Далее приводятся методические указания по выполнению тех эта­пов разработки АСУНТП, о которых недостаточно полно излагается в курсе лекций "Проектирование АСУНТП".

2. ОБЗОР СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ ТЕХНОЛ0ГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА И УРОВНЯ ЕГО АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

Информационный поиск по указанным направлениям следует начи­нать с составления библиографических списков отечественной и зарубежной технической литературы. Существенную помощь при этом оказы­вают реферативные журналы (РЖ), выпускаемые по различным областям науки и техники, PЖ по химии, физике, энергетике, металлургии, тепло- и масоообмену, технологии и оборудованию целлюлозно-бумажного и поли­графического производства, автоматике, телемеханике и вычислитель­ной технике и др.). Например, в "Реферативном журнале химии" (РЖХ) в соответствующих разделах можно найти рефераты по монографиям, ста­тьям ( в том числе и депонированным) советских и зарубежных авторов по кинетике химических реакций, термодинамике, гидродинамике, массо-обмену, аппаратурному оформлению автоматизируемого технологического процесса. В разделе "Общие вопросы химической технологии" (серия И) в подразделе "Автоматизация химико-технологических процессов. Кон­трольно-измерительные приборы" РЖХ приведены рефераты по автомати­ческому регулированию и оптимальному управлению технологическими процессами.