Даны методы реализации функций локальных систем автоматизации в АСУ ТП, технические средства, разработки и примеры АСУ ТП в пищевой промышленности.
В отличие от предыдущего издания расширено описание систем автоматизации типовых технологических процессов, даны основные функции, структура и классификация АСУ ТП, методика построения математических моделей и идентификации процессов управления с использованием УВМ, алгоритмы оптимального управления технологическими процессами и участками производства, рассмотрены информационная и управляющая подсистемы АСУ ТП.
Первое издание вышло в 1977 г.
Для студентов вузов пищевой промышленности.
Предисловие
Пищевая промышленность является одной из крупных отраслей народного хозяйства, входящих в агропромышленный комплекс страны. Продукция пищевой промышленности характеризуется широким ассортиментом и массовостью.
Решения XXVI съезда КПСС и последних пленумов ЦК КПСС определили необходимость перехода к широкому применению высокоэффективных систем машин и технологических процессов, обеспечивающих комплексную механизацию и автоматизацию производства, техническое перевооружение его основных отраслей. Для выполнения поставленных задач важное значение приобретают вопросы развития и внедрения новой техники, эффективности научных исследований, ускорения научно-технического прогресса в целом и одного из его важнейших направлений — автоматизации производства и управления, широкого внедрения новейших систем автоматического и автоматизированного управления.
Для пищевой промышленности характерны непрерывные, дискретные и непрерывно-дискретные производства, поэтому требования к видам и методам автоматизации пищевых производств весьма разнообразны. Системы автоматического и автоматизированного управления должны обеспечить требуемое течение различных технологических процессов путем поддержания заданных режимов работы агрегатов, технологических комплексов и участков производства, выпускающих готовую продукцию и полуфабрикаты. При создании систем управления для пищевой промышленности необходимо использовать весь арсенал современной теории и практики автоматического управления. В предлагаемом учебнике рассматривается проблема автоматизации пищевых производств в целом на уровне автоматических и автоматизированных систем управления технологическими процессами, агрегатами и участками производства пищевой промышленности (АСУ ТП).
В нем наряду с широким охватом направлений и проблем автоматизации пищевых производств, принципов построения математических моделей и локальных систем автоматизации представлен комплекс вопросов подготовки объекта к автоматизации, построения автоматизированных систем управления технологическими процессами, агрегатами, участками, цехами и отдельными производствами (АСУ ТП), даются методы оценки эффективности и надежности автоматизации, приводятся примеры АСУ ТП спиртовой и консервной отраслей пищевой промышленности.
Подготовка специалистов по новому учебнику будет соответствовать не только новой программе курса для вузов, но и практически изменившимся требованиям, предъявляемым отраслями пищевой промышленности к специалистам данного профиля.
Учебник поможет привить студентам навыки анализа технологических процессов, агрегатов, установок и их комплексов как объектов автоматизации, построения математических моделей, составления алгоритмов оптимального управления и создания систем автоматического и автоматизированного управления с использованием современных средств автоматизации и вычислительной техники.
Академик А. А. ВОРОНОВ
От авторов
Учебник написан в соответствии с программой курса «Автоматизация технологических процессов пищевых производств». Этот курс определяет профиль инженера по автоматизации (специальность 0639 «Автоматизация и комплексная механизация химико-технологических процессов» для пищевой промышленности).
В учебнике даны основные сведения по автоматизации, необходимые для инженера-автоматчика, и отражены следующие вопросы:
современный уровень автоматизации технологических процессов и перспективы ее развития;
локальные системы автоматизации и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП);
информационные и управляющие подсистемы АСУ ТП;
применение современных средств вычислительной и микропроцессорной техники, микро- и мини-ЭВМ в централизованной и децентрализованной структурах, супервизорное и непосредственное цифровое управление (НЦУ);
алгоритмы оптимального управления, реализованные в АСУ ТП, и примеры разработки АСУ ТП отрасли.
Книга написана коллективом авторов кафедры автоматизации пищевых производств Московского ордена Трудового Красного Знамени технологического института пищевой промышленности и ведущими специалистами в области автоматизации под руководством проф. Е. Б. Карпина.
При подготовке учебника к изданию большую помощь оказали рецензенты Б. Н. Наумов и А. И. Кривоносое, которым авторы выражают глубокую благодарность.
Авторы с признательностью примут все критические замечания и пожелания читателей и просят присылать их по адресу: 107807, ГСП, Москва, Б-53, ул. Садовая-Спасская, 18, ВО «Аг-ропромиздат».
Оглавление
Предисловие................ 3
От авторов.................. 4
РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ЗАДАЧИ АВТОМАТИЗАЦИИ ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ............... 5
Глава 1. Автоматизация технологических процессов как основа научно-технического прогресса (Е. Б. К а р п и н).....„ . 5
1.1. Задачи автоматизации. Основные понятия теории автоматического управления.......... 5
1.2. Классификация типовых технологических процессов -пищевых производств.............. 10
1.3. Автоматические и автоматизированные комплексы пищевых производств..........„..'. 13
1.4. Состояние автоматизации пищевых производств . . . . 17 Глава 2. Системы управления технологическими процессами
(Е. Б. Карпин) . ,.............. 20
2.1. Локальные системы автоматизации и автоматизированные системы управления технологическими процессами . . . . 20
2.2. Основные функции, структура и классификация АСУ ТП . . 23
2.3. Направления автоматизации пищевых производств .... 31 Глава 3. Технологические процессы как объекты автоматизации
(Е. Б. Карпин)............. . . 32
3.1. Этапы подготовки объектов к автоматизации ..... 32
3.2. Математические модели технологических процессов ... 34 .
3.3. Методика математического описания объектов .... 41
3.4. Математические модели некоторых типовых технологических процессов (А. Э. С о ф и е в, И. Н. М и н с к е р) . . , . 55
Глава 4. Технические средства автоматизации (И. К. Петров) 64
4.1. Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП).......... . 64
4.2. Средства получения информации ,........ 68
4.3. Средства обработки информации и формирования сигналов управления........,..... 76
4.4. Исполнительные устройства............ 90
РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ТИПОВЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ........... 92
Глава 5. Автоматизация складских и транспортных процессов
(Е. Б. Карпин, А. В. Кор чине кий)........ 92
5.1. Классификация складов и транспортных систем как объектов
автоматизации ............. °2
532
5.2. Основные характеристики процесса накопления материалов 95
5.3. Автоматизация транспортных систем складов..... 101
Глава 6. Автоматизация дискретных технологических процессов массового производства (Е. Б. Карпин) . ........ 119
6.1. Основные характеристики дискретных технологических процессов массового производства как объектов автоматизации . . 119-
6.2. Характеристики точности и целевые функции АСУ .... 124'
6.3. Автоматическое управление точностью дискретного дозирования.................. 132'
Глава 7. Автоматизация процессов непрерывного дозирования материалов (Е. Б. К а р п и н) ..... ..,...,. 139'
7.1. Основные характеристики процессов непрерывного дозирования
и схемы управления ими..........,. 139
7.2. Математические модели дозаторов непрерывного действия 151
7.3. Методы статистического анализа процесса дозирования . . 160
7.4. Автоматические системы многокомпонентного непрерывного дозирования материалов . . . н........ ..168
Г л а в а 8. Автоматизация процессов измельчения (Е. Б. Карпин) 175
8.1. Объекты автоматизации процессов подготовки и измельчения 175-
8.2. Система автоматизации и математическая модель подготовки зерна к помолу в сортовую муку....., ' . . 179>
8.3. Автоматические системы стабилизации подачи зерна на первую драную систему . ,..........- , 184
8.4. Система «вальцовый станок — рассев» как объект управления процессами помола зерна и ее математическая модель . . 187
8.5. Математическая модель драного процесса и цель управления
им................. 192
8.6. Схемы автоматизации драного процесса..... » 197
8.7. Схемы управления процессом формирования сортов муки . . 200'
Глава 9. Автоматизация технологических процессов кондиционирования воздуха (Е. Б. К а р п и н) . . . . . . . .. . . . 203
9.1. Процесс кондиционирования воздуха....... 203
9.2. Автоматические системы регулирования температуры воздуха 206-
9.3. Автоматические системы регулирования влажности воздуха 210
9.4. Математические модели установок кондиционирования воздуха 212'
9.5. Системы регулирования параметров воздуха..... 223
Глава 10. Автоматизация процессов сушки (И. П. Баумштейн) 239
10.1. Математические модели сушильных аппаратов .... 239
10.2. Системы управления сушильными аппаратами .... 248
Глава И/Автоматизация процессов выпечки (М. М. Солошенко) 259
11.1. Теплофизические основы процессов выпечки ..... 259
11.2. Организационные задачи подготовки печей к автоматизации 261
11.3. Математические модели статики и динамики пекарных камер 263
11.4. Автоматические системы управления тепловым режимом пекарной камеры............. 270
11.5. Варианты и особенности систем автоматизации печей . . 273 .
Глава 12. Автоматизация процессов массопередачи и микробиологических процессов............... 277
12.1, Математические модели процессов массопередачи
(И. Б. Б а у м ш т е и н) . . . . .. . . - . . . 277*
км_
12.2. Математические модели и системы автоматизации мнкробио-
. логических процессов (Л. А. Р о в и н с к и и).....282
12.3. Математические модели и системы автоматизации процессов перегонки и ректификации (Л. А. Р о в и н с к и и) . . . 290
12.4. Математические модели и системы автоматизации процессов абсорбции (И. П. Б а у м ш т е и н) . . . . , . . 296
12.5. Математические модели и системы автоматизации процессов смешения (И. П. Баумштейн)........298
Глава 13. Автоматизация технологических объектов в изменяющихся условиях производства (Л. А. Р о в и н с к и и) ,.......300
13.1. Нестационарность технологических объектов.....300
13.2. Системы автоматического управления объектами с неполной информацией................302
13.3. Системы управления нестационарными объектами с заданными свойствами..............309
РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ, АГРЕГАТАМИ И УЧАСТКАМИ ПРОИЗВОДСТВА.............318
Глава 14. Первичная обработка информации в информационной подсистеме АСУ ТП (А. В. Казаков).........318
14.1. Модель информационно-измерительного канала . . . . 318
14.2. Контроль достоверности исходной информации . . . . 323
14.3. Фильтрация измеряемых величин от помех . 326
14.4. Аналитическая градуировка измерительных преобразователей 330
14.5. Повышение достоверности исходной информации .... 332
Глава 15. Расчет неизмеряемых величин и технико-экономических показателей (ТЭП) (А. В. Казаков) „........335
15.1. Интегрирование и усреднение измеряемых величин ... 335
15.2. Расчет неизмеряемых величин......... 340
15.3. Расчет текущих значений оперативных ТЭП ..... 341
15.4. Прогнозирование значений измеряемых величин и расчетных показателей.............. 345
Т лава 16. Локальные системы управления и реализации их в АСУ ТП
<<А. Э. С о ф и е в)................349
16.1. Основные задачи локальных систем управления .... 349
16.2. Структурные схемы цифровых автоматических систем . . 351
16.3. Математическое и программное обеспечение цифровых автоматических систем........... 360
16.4. Особенности наладки цифровых систем регулирования в цифровых автоматических системах......... 364
Глава 17. Методы оптимального управления технологическими процессами, агрегатами и участками производства (А. Э. С о ф и е в, И. Н. Минскер) ...............366
17.1. Общая постановка задачи оптимизации ...... 366
17.2. Методы оптимизации . ,......... 369
17.3. Методы декомпозиции в задачах оптимизации .... 375
17.4. Оптимальное распределение нагрузок между параллельно работающими агрегатами........... 381
17.5. Методы управления системой последовательно работающих аппаратов.........-..... 3(й
17.6. Методы оптимизации систем с рециклом...... 387
534
Глава 18. Идентификация технологических объектов (А. Э. Со-
фиев) ........ ........ 389
18.1. Постановка задачи идентификации объектов..... 389'
18.2. Методы идентификации объектов ........ 393
18.3. Построение систем управления с идентификатором в цепи обратной связи . -........... 397
Глава 19. Алгоритмы оптимального управления, реализованные в
АСУ ТП отрасли............... 399
19.1. Алгоритмы оптимального управления статическими режимами брагоректификационных установок (Л. А Р о в и н с к и и) 399-
19.2. Алгоритмы оптимального управления статическими режимами участка дозирования и смешения в производстве соков
(Е. Б. Карпин) ............ 408
19.3. Методы построения логических алгоритмов управления агрегатами Щ. П. Баумштейн) ........ 412
19.4. Алгоритмы оптимального управления дискретным производством (Л. А. Р свинский)......... 418
19.5,. Алгоритмы оптимального управления режимами пуска и остановки агрегатов и процессов (Л. А. Ровински-й) . . . 425 Глава 20. Управляющие вычислительные машины (О. И. Авен) 431
20.1. Вычислительные машины как средство управления . . . 431
20.2. Классификация ЭВМ и способы их использования в системах
, управления . ...... ..... 435
20.3. Средства управления на базе микроЭВМ ...... 439'
' 20.4. Математическое обеспечение АСУ ТП....... 441
20.5. Программное и информационное обеспечение АСУ ТП . . 448
20.6. Многомашинные комплексы и сети ЭВМ в АСУ ТП . . . 454 Глава 21. Технические средства АСУ ТП для управления пищевыми производствами (О. И. А в е н) . . . ........ 460
21,Л. Классификация технических средств....... 460'
21.2. Состав управляющих вычислительных комплексов . . . 462
I 21.3. Устройства связи с объектом......... 465
21.4. Система взаимодействия «человек — машина» .... 469
21.5. Выбор ЭВМ для АСУ ТП........... 475
21.6. Порядок разработки АСУ ТП.......... 478
Глава 22. Экономическая эффективность и надежность АСУ ТП
(Е. Б. Карпин, Л. А. Р овин с кий)........ 479
22.1.. Постановка задач определения эффективности и надежности 479
22.2. Оптимальный уровень автоматизации и планирование разработок................ 481
22.3. Надежность АСУ ТП........... 490
Глава 23. Примеры АСУ ТП в пищевой промышленности . . . 496
Г 23.1. АСУ ТП спиртового производства (Л. А. Ровинский) 496
k 23.2. АСУ ТП производства соков (Е. Б. Карпин) . . . . 511
': Список рекомендуемой литературы.......... 527
Список дополнительной литературы .......... 528
Предметный указатель.............. 529
Цена: 300руб.
