Техническое обеспечение систем управления: Курс лекций для магистров специальности "Автоматизация металлургических производств". Часть 1

Министерство образования Российской Федерации

Санкт-Петербургский государственный горный институт

(технический университет)

ТЕХНИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИE Систем управления

Курс лекций для магистров специальности "Автоматизация металлургических производств"

2 семестр 5-го курса

( 34 часа лекций, 17 часа лабораторных занятий)

Металлургический   факультет

Кафедра печей, контроля и автоматизации металлургических производств

Санкт-Петербург

2 0 0 2

ВВЕДЕНИЕ. Общие сведения о функционировании АСУТП

Уровень прибыльности на предприятиях цветной металлургии во всех ведущих про­мыш­ленно развитых странах позволяет не только успешно функционировать существующим за­водам,  но и делает привлекательной эту отрасль для капвложений в новые рудники и пред­приятия. Необходимость повышения эффективности и снижения затрат действующего про­изводства и снижения удельных капвложений при строительстве новых заводов до послед­него времени вызывали приток средств для  развития исследований и разработки новых об­разцов технологического оборудования, разработки средств механизации и средств автома­тического управления металлургическими переделами.

Особенно широкое распространение такие исследования  и  разработки получили в раз­витых странах  (США, Франция,  СССР,  Германия, Канада) начиная с 60-х годов.  В резуль­тате начали разрабатываться и осваиваться в промышленной практике новые технологиче­ские процессы, основанные  на  интенсифицированных процессах  (типа реакций в "кипящем слое" или во "взвешенном состоянии", автоклавные процессы, рудно-термиче­ской плавки и т.п.), широкое распространение стали получать технологии переработки мате­риалов на ос­нове аппаратуры непрерывного действия. Эти интенсифици­рованные техноло­гии и техноло­гические агрегаты требовали широкого применения аппаратуры автоматиче­ского контроля за протеканием быстротекущего процесса и во многих случаях не могли быть реализованы без систем автоматического регулирования основных технологических (режим­ных) парамет­ров. С другой стороны, агрессивность контролируемых сред, запыленность ат­мосферы про­изводственных помещений, наличие агрессивных газов и паров и токопроводя­щих твердых включений в атмосфере цехов  не позволяли использовать общепромышленные приборы контроля и регулирования производственных процессов в таких специфических условиях.

Интенсивные работы исследовательских центров в США, Германии, Франции, СССР привели к тому, что к середине 70-х годов были разработаны и промышленно освоены  ком­плекты приборов для контроля за расходами, температурой, составом материалов и проме­жуточных продуктов и, что особенно важно, регулирующих органов для потоков материалов в цветной металлургии. Дальнейшее совершенствование этой аппаратуры позволило довести ее надежностные и эксплуатационные характеристики до значений, соответствующих при­борам и устройствам управления, используемым в более комфортных областях промышленного производства. До конца 70-х годов совершенствова­ние способов  автомати­зации технологических процессов в цветной металлургии развивалось по линии освоения локальных систем автоматического контроля и регулирования отдельных технологических параметров агрегатов в основных и вспомогательных производствах цветной металлургии. Однако промышленный выпуск и дальнейшее стремительное развитие общепромышленных средств цифровой  (вычислительной)  управляющей техники  (IBM-360  в  США, М-6000 в СССР и т.д.) в 80-е годы  обусловили  развитие комплексных систем автоматизации переде­лов металлургиче­ских заводов и формулировке основных принципов и целей управления ос­новными переделами промышленных предприятий по производству цветных металлов. Пер­вые образцы общепромышленных мини-УВМ легли в основу централизованных автома­тизи­ро­ванных систем управления на заводах цветной металлургии, получивших название ав­то­матизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Эти сис­темы занимали ведущее положение в автоматизации металлургических переделов до сере­дины 90-х годов. Общий объем комплексно автоматизированных переделов на заводах от­расли со­ставлял  от  20  процентов общего числа переделов на старых заводах до 80 процен­тов про­изводственных процессов на вновь построенных и передовых заводах. Появление микропро­цессорных контроллеров общепромышленного назначения в начале 90-х годов придало но­вый импульс развитию автоматизации производственных процессов. Появились новые ком­плексные системы автоматизации технологических переделов металлургических заводов - микропроцессорные децентрализованные автоматизированные системы управле­ния, кото­рые проектируются и осваиваются не только для не автоматизированных переде­лов, но и исполь­зуются для замены устаревших систем автоматизации при модернизации основного  техно­логического оборудования технологических переделов. При этом затраты на средства авто­матического управления составляют 7-12% от стоимости основного техно­логического обо­рудования передела.