Файл: Казацкер, А. А. Надежность систем автоматизации в пищевой промышленности.pdf

А. А. КАЗАЦКЕР, Ю. В. ТУЛЬЧИНСКИЙ

НАДЕЖНОСТЬ

СИСТЕМ

АВТОМАТИЗАЦИИ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

МОСКВА

ПИЩЕВАЯ ПРОМЫШЛЕННОСТЬ

1974

В В Е Д Е Н И Е

Автоматизация производственных процессов получает все большее распространение в пищевой промышленности. От авто­ матизации отдельных агрегатов переходят к автоматизации уча­ стков, цехов и даже целых предприятий. К настоящему времени имеются уже сотни автоматизированных участков.

Если раньше при автоматизации пищевых производств в ос­ новном ограничивались простейшими системами автоматическо­ го контроля и стабилизации, то сейчас все большее распростра­ нение получают многоконтурные системы с применением авто­ матических приборов контроля качества. При разработке алго­ ритмов функционирования систем автоматического управления (САУ) стремятся к оптимизации технологических режимов. Для этих целей применяют счетно-решающие устройства или управ­ ляющие вычислительные машины. В этих условиях отказы САУ приводят к нарушениям технологического режима, к снижению качества выпускаемой продукции, к снижению производительно­ сти, а в ряде случаев и к остановке оборудования. Если надеж­ ность САУ недостаточна, фактическая эффективность автомати­ зированных технологических процессов оказывается ниже рас­ четной, иногда даже ниже, чем до автоматизации. Отказы систем автоматической защиты могут привести к значительным поте­ рям, а в ряде случаев и к человеческим жертвам. По выражению акад. В. А. Трапезникова «проблема надежности является основ­ ной организационно-технической проблемой, без решения кото­ рой невозможно массовое внедрение автоматизации».

Для грамотного решения проблемы надежности систем авто­ матизации пищевой промышленности необходимо иметь данные, характеризующие надежность средств и систем автоматизации, уметь использовать эти данные при решении конкретных задач, возникающих в процессе разработки и внедрения средств и си­ стем автоматизации.

Для систем автоматического управления технологическими процессами вопросы надежности тесно переплетаются с вопро­ сами допускаемых отклонений управляемых технологических параметров (допусков), с вопросами точности работы систем.

3

Г Л А В А 1

КРА ТК АЯ Х А Р А К Т Е Р И С Т И К А СИСТЕМ А ВТ О М А Т И Ч Е С К О ГО У П Р А В Л Е Н И Я В П И Щ Е В О Й П Р О М Ы Ш Л Е Н Н О С Т И

ОСНОВНЫЕ КЛАССЫ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ

В эксплуатации на предприятиях пищевой промыш­ ленности, а также в стадиях наладки, монтажа и разработки находится большое число разнообразных систем управления. В зависимости от степени участия человека в процессе управле­ ния эти системы могут быть автоматическими, полуавтоматиче­ скими и автоматизированными.

В автоматических системах человек не принимает непосред­ ственного участия в выполнении задач управления и функции его (человека) ограничиваются поддержанием технических средств в работоспособном состоянии путем периодического контроля, а также путем проведения различных профилактиче­ ских мероприятий и ремонта.

В полуавтоматических системах человек самостоятельно вы­ полняет ряд функций управления и играет роль резерва техни­ ческих средств, т. е. при нарушении их работоспособного состоя­ ния выполняет задачу вместо них. Полуавтоматическая система может рассматриваться как упрощенный вариант автоматиче­ ской системы, в которой уровень техники и (или) экономиче­ ские возможности не позволяют еще исключить человека из про­ цесса управления.

В автоматизированной системе человек участвует в выполне­ нии самостоятельных задач управления и в случае отказа тех­ нических средств не может их дублировать, т. е. не может ре­ шать их задач.

Автоматические и полуавтоматические системы, в которых основной формой передачи информации являются различного рода сигналы, применяются для управления технологическими процессами, т. е. для непосредственного управления производст­ вом на уровне отдельных рабочих мест, аппаратов, линий, уча­ стков.

В автоматизированных системах основной формой передачи информации являются документы. Системы этой группы пред­ ставляют собой в основном системы организационного или ад­ министративного управления на уровне предприятия, группы предприятий либо отдельной отрасли промышленности.

5

Ниже рассматриваются основные классы автоматических и полуавтоматических систем управления различных отраслей пи­ щевой промышленности.

По принятой терминологии автоматической системой управ­ ления называют совокупность управляемого объекта (объектов) и автоматического управляющего устройства (устройств), взаи­ модействующих между собой таким образом, чтобы обеспечить эффективное выполнение функций управления^ технологическими процессами.

В соответствии с поставленными перед отраслью задачами по автоматизации производства пищевой продукции, а также с выделяемыми материально-техническими ресурсами, степе­ нью подготовленности производства к автоматизации, наличием необходимых технических средств автоматизации и других фак­ торов в качестве объекта автоматизации в данной автоматиче­ ской (полуавтоматической) системе управления могут быть при­ няты как отдельные аппараты (агрегаты), так и линии, участки, представляющие собой совокупность аппаратов, в которых осу­ ществляется один либо ряд технологических процессов [2, 3].

В зависимости от требуемого уровня автоматизации автома­ тические (полуавтоматические) системы управления осуществ­ ляют в пищевой промышленности следующие функции: автома­ тического контроля и сигнализации, автоматической защиты, ав­ томатического регулирования.

Под устройством автоматического контроля подразумевается совокупность технических средств, обеспечивающих обнаруже­ ние событий, определяющих необходимые управляющие воздей­ ствия на объект, без участия или при частичном участии чело­ века. Отличие автоматического управляющего устройства конт­ роля от неавтоматического состоит в обнаружении им по мень­ шей мере части контролируемых событий без участия человека [4].

Во многих ситуациях возникает необходимость в оповещении обслуживающего персонала о производимой в контролируемом пункте (месте, точке) операции, о достижении параметрами пре­ дельных значений, о возникновении опасных (аварийных) режи­ мов работы или состояниях управляемых объектов и о необхо­ димости принятия мер в целях предотвращения аварии (ката­ строфы). Для этого создаются автоматические устройства опо­ вещения. Эти устройства не имеют принципиальных отличий от устройств автоматического контроля, однако в силу сложившей­ ся терминологии называются устройствами автоматической сиг­ нализации. При этом под автоматической сигнализацией пони­ мается представление оператору информации о наступлении тех или иных событий, выполняемое автоматическими средствами. В ряде случаев под автоматической сигнализацией понимают контроль критических (предельных) или характерных промежу­ точных значений контролируемой величины.

6

изводствах укрупненных структур САУ может быть представле­ но в виде четырех обобщенных укрупненных вариантов, сведен­ ных в табл. 1.

САУ—III САУ состоит из нескольких управляемых объектов, пред­ ставляющих собой самостоятельные конструктивно не связан­ ные (автономные) части САУ, и одного управляющегоустройства. Объединение нескольких управляемых объектов в одну САУ диктуется общностью протекающих в них процес­ сов и(или) технико-экономической целесообразностью охвата всех объектов одним управляющим устройством. Например, САУ процессом солодоращения в пивоваренном производстве

САУ—IV САУ состоит из нескольких управляемых объектов и не­ скольких управляющих устройств. Объединение всех управ­ ляемых объектов и управляющих устройств в одну САУ диктуется соображениями, принимаемыми во внимание в ва­ риантах САУ—II и САУ—III. Например, САУ параллельно ра­ ботающими экстракторами экстракционных линий непрерыв­ ного действия НД-1250 в масло-жировых производствах.