9. Способы описания технологических объектов, варианты структур и их аналогии с алгоритмическими структурами.

 

Технологические объекты – это совокупность установок, устройств и оборудования, которые предназначены для преобразования материально-энергетических потоков в некий продукт, пригодный для потребления, что отражено на схеме ниже:

 

 

 

 

 

К технологическим объектам относят:

1. Энергетические объекты

2. Машиностроительные объекты

3. Химические объекты

4. Объекты пищевой и перерабатывающей промышленности

5. Транспортные объекты при передаче вещества либо энергии от одного объекты к другому.

 

Вода

Энергия электрическая

АЭС

Энергия атома

Пример 1:

 

 

 

 

 

 

 

 

Здесь имеет место преобразование энергии:

            Атомная станция должна быть в стационарном режиме, то есть количество выпускаемой энергии должно быть равно количеству потребляемой.

 

ТЭЦ

Вода

Вода

Энергия электрическая

Пар

Топливо (уголь, газ)

Пример 2:

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                     

Здесь энергия топлива одновременно превращается в три типа энергии (пар, вода, электричество).

            В общих случаях не вся энергия идет потребителю, часть ее используется во внутренней работе. Этот процесс сложный и поэтому управляется информационной управляющей вычислительной системой.

 

Способы описания технологических процессов или объектов.

 

Способы описания технологических процессов или объектов существенны для построения информационно-управляющей вычислительной системы.

Особая роль при этом отводится математическому обеспечению (математическим моделям) для удобства управления по собранной информации-контуры оперативного и диспетчерского управления(на уровне тактического управления).

Графические средства описания особенно существенны при визуализации объекта в процессе интерактивного взаимодействия, т.к. как бы ни называлась система (АСУ, АСУТП, ИС, ИТУ и т.д.) – это всегда человеко-машинный комплекс, осуществляющий функции управления.

 

Обобщенная схема описания технологических процессов имеет вид:

В тетради почитать

 

 

1.Словесный – язык, на котором разговаривает технолог, используется для описания работы в регламенте. Регламент- это документ (инструкция), в котором описывается вся работа объекта с учетом участия человека, всех приборов и материалов, и норм безопасности, а также определяются действия персонала по управлению.

2. Графический способ – описывается работа объекта на основе условных графических обозначений (УГО), принятых для отдельных блоков- агрегатов.

Пример 1: ТЭЦ – тепловой энергоблок.

Рис. 4.5. Технологическая структура теплового энергоблока

 

Примечание: часть пара и горячей воды может также отдаваться потребителям (например, с целью отопления квартир)

3. Математический способ:

 

Ф (  )

                                             

 

 

При математическом способе используются:

1.  Обыкновенное дифференциальное уравнение Коши:

  - модель динамики

 

         - модель статики (может быть как алгебраические, так и дифференциальные уравнения)

2. Уравнения в частных производных

 

Структурные особенности технологических объектов.

- Первый, самый популярный способ организации технологического процесса – последовательные технологические объекты (последовательная передача топлива/энергии). В общем случае технологический объект последовательного типа выглядит так:

 

(Пример: конвейерные системы)

 

 

 

- Второй способ организации технологического процесса – параллельные объекты:

 

(Пример: цеха, агрегаты по обработке металлов: 1, 2…- станки)

 

 

 

 

 

 

 

 

- Третий способ организации технологического процесса – последовательно-параллельные объекты:

- Четвёртый способ – технологические структуры часто имеют характер разветвляющихся потоков (в блоке 3 идёт разделение потока вещества, например, полезные и отходы):

 

2

1

В блоке 3 может происходить разделение потоков (a и b) и по другим признакам (например, агрегатное состояние).

Также к четвёртому способу организации технологических процессов относится сложение потоков:

1

2

- Пятый способ – циклические структуры / технологические структуры с рециклом.

Рецикл – часть вещества или энергии обратно возвращается в технологический процесс. К технологическим структурам с рециклом относится, например, система отопления.

4

5

2

1

В домах с центральным отоплением пароводяная смесь после охлаждения в блоке 3 (дом, квартира) обратно через подготовительные блоки 4, 5, 6 возвращается в систему «котёл - паронагреватель» (1, 2) теплового блока. Часть тёплой воды используется для бытовых нужд – блок 7.

Системы с рециклом особенно широко используются в объектах пищевой и химической технологии: утилизация отходов, возврат в реактор непрореагировавших веществ, энергосбережение. Содержательное назначение блоков 1–7 будет теперь другим, но структурные особенности идентичны показанным на рис. 5.2. Реализация управления существенно зависит при этом от структурных особенностей объекта. Важно при этом чётко сформулировать цель управления.