Structuri de conducere ierarhizată a sistemelor...

Structuri de conducere

ierarhizată a sistemelor

electroenergetice

Sl.dr.ing. Iulia STAMATESCU

CURS 1

Administrativ � 2 ore curs (Ed113) + 2 ore laborator (ED112)

� Notare: �  Notare pe parcurs: 50 p

� Laborator: 30 p � Referat: 20 p � Prezenta (bonus): 10 p

�  Notare finala (examen in sesiune): 50 p

� Bibliografie, notite curs si laborator: http://shiva.pub.ro/?page_id=510

Administrativ

Continutul tematic: Disciplina îşi propune să prezinte într-o abordare sistemică, prin prisma analizei de sistem, problematica conducerii unui sistem energetic național (SEN). Pornind de la analiza procesului tehnologic, pe baza funcționalităților cerute, se stabilesc arhitecturile de conducere şi algoritmii de conducere. Se vor prezenta pentru principalele subsisteme din SEN studii de caz de sisteme de conducere. �  însuşirea principalelor proceduri destinate analizei şi proiectarii

sistemelor informatice industriale prin realizarea unei analize de sistem în vederea informatizării unui anumit sistem obiect/produs tehnic;

�  cunoaşterea structurilor de conducere a principalelor subsisteme din SEN (centrale electrice, retele electrice, etc.);

�  înțelegerea funcționării structurilor de reglare implementate pentru diverse procese energetice;

�  proiectarea acestora asistată de calculator; �  cunoaşterea modului de programare a automatelor programabile; �  testarea structurilor de conducere pe echipamente de laborator.

Continutul tematic

Structura curs: � Modul 1. Preliminarii privind problematica conducerii SEE � Modul 2. Conceptul conducerii ierarhizate � Modul 3. Sisteme numerice destinate conducerii proceselor � Modul 4. Structuri de sisteme de conducere � Modul 5. Algoritmi de conducere � Modul 6. Sisteme avansate de conducere � Modul 7. Studii de caz

Structura curs

�� Filozofia aplicatiilor de conducere a unui SEE dezvoltat si interconectat

Problematia Conducerii

SEE

Teoria sistemelor

Analiza sistemelor

informatice

Teoria multiagent

Cyber – Physical System

PRELIMINARII PRIVIND PROBLEMATICA CONDUCERII SEE

Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor

Cuprins: � Sistem – Proces (tehnic/industrial). � Subsistemele conditionate ale unui proces si marimile

reprezentative. � Clasificarea sistemelor/proceselor (tehnice). �  Interconexiunea om-proces. � Comanda automata si neautomata (normala). � Sisteme de reglare automata (SRA): definitie, tipuri. � Reglare si conducere. � Problematica abordarii SRA: analiza si sinteza. � Alegere si acordarea regulatoarelor.


�  Într-un limbaj tehnic aplicativ prin noţiunea de sistem (tehnic) se înţelege un ansamblu de elemente componente fizico-tehnice, care acţionează unele asupra altora într-un mod bine determinat.

�  În acelaşi sens tehnic, procesul industrial, ca ansamblu de fenomene de natură complexă, concepute, de regulă, de către om cu o destinaţie funcţională precisă, explicitează transformările masice şi / sau de energie şi de informaţii.

Relaţia operator uman - proces

SISTEMCOMPENSATOR

(dispozitiv deautomatizare,

regulator)

2Actionare asupra procesului de catre

operatorul uman:- calitativ: comanda-cantitativ: reglare

Operator

Operatia de Informare a operatorului asupra moduluicum se desfasoara procesul- calitativ: semnalizare- cantitativ: masura

1

Dirijare / conducere

Conducerea unui proces tehnic poate fi: • neautomată (manuală) -dirijarea este realizată de către operator

• automată - operatorul este înlocuit de un dispozitiv care fără intervenţia omului acţionează asupra procesului pe baza informaţiilor primite din proces


Terminologie

Reglare: este un proces în care o mărime, mărimea reglată, este măsurată continuu, comparată cu o altă mărime, mărimea de referinţă (de conducere) şi în funcţie de rezultatul acestei comparaţii se intervine în sensul aducerii mărimii reglate la valoarea celei de referinţă. Comandă: este un proces ce se desfăşoară într-un sistem în care una sau mai multe mărimi de intrare influenţează mărimile de ieşire, pe baza legităţilor specifice sistemului.


Terminologie

Procesul de automatizat şi sistemul de conducere a proceselor

SUPRAVEGHERE

REGLARE

COMANDA

PROTECTIE

Bloc amplificare si executie

Bloc culegere si prelucrare primara a informatiilor din

proces

PROCES


Structura sistemului de reglare automată

Componentele SRA :

RA = regulator automat;

EE = element de execuţie;

T = traductor

v

Echipamente de automatizare

Obiectul condus (proces/

instalatie) ε u

y T

EE m yr

RA + -

z GR

Mărimile SRA :

y = măsură; yr = referinţă ; ε = eroare ; ε (t)= yr (t)-y (t)

u = comandă; m = execuţie; z = calitate;

v = perturbaţie


După modul cum variază referinţa, reglarea este de două tipuri:

• Reglare cu referinţă constantă : valoarea semnalului yr rămâne constantă în timpul procesului de reglare şi valoarea sa este în acest caz o valoare prescrisă. Se cere ca mărimea reglată z să se menţină, chiar în prezenţa perturbaţiilor, într-o vecinătate admisibilă a valorii dorite zn. Este cel mai răspândit tip de reglare automată.

• Reglare de urmărire : valoarea semnalului de referinţă se modifică după o funcţie de timp dată. Se cere ca mărimea reglată z să urmărescă cât mai fidel referinţa specificată, chiar în prezenţa perturbaţiilor.


Proprietăţile reglării sunt: •  stabilitatea •  performanţele staţionare şi tranzitorii ale răspunsului sistemului Problematica teoriei reglării se rezumă la două aspecte:

Analiză -  modelare analitică sau

experimentală -  stabilirea indicilor de

calitate a procesului (stabilitate, performantă)

Sinteză -  proiectare algoritmică a SA

(alegere şi acordare RA ) -  proiectare constructivă

SA(RA)

Proces/Instalatie+ _

y

t

?y


Proces/Instalatie+ _

y

t

?y

Comparaţie între un sistem de reglare automată (SRA) şi un sistem de comandă automată (SCA)

RA EE TProces/Instalatie

yr ε+ _

u m

v

z y


Componentele SA:RA=regulator automatEE=element de executieT=traductor

Marimi:y=masura u=comanda;yr=referinta m= executie;ε= eroare z= calitate v=perturbatie

Intrare sauelement de masura

SRA

SCA

Dispozitiv decomanda EE

Proces/Instalatie


uu' m y

v

SCA SRA - acţiune în circuit deschis - acţiune în circuit închis

- acţioneaza numai asupra perturbaţiilor cunoscute - se poate acţiona asupra tuturor perturbaţiilor

- nu sunt probleme deosebite în ceea ce priveste stabilitatea ansamblului

- poate deveni instabilă chiar dacă yr şi v sunt mărginite



Alegerea si acordarea regulatoarelor Elementele care caracterizează un regulator automat şi pe baza cărora se pot compara între ele diferitele regulatoare, în scopul alegerii celui mai adecvat tip, sunt următoarele: �  natura fizică a mărimii de intrare şi ieşire; �  mediul în care vor lucra regulatoarele; �  gradul de complexitate al procesului şi performanţele ce se impun mărimii

reglate.

În general, pentru majoritatea proceselor, legile de reglare P, PI, PD sau PID sunt satisfăcătoare, dar există procese la care se impun, datorită strategiilor complexe de conducere, regulatoare cu structuri speciale, cum ar fi cele de tip extremal, adaptiv etc. Astfel de structuri se realizează, însă, de cele mai multe ori, cu structuri numerice;


Sisteme mari �  Un sistem mare poate fi recunoscut dupa un set de caracteristici (Filip

1986): �  structura interconectata; �  existenta mai multor obiective, uneori vagi si/sau conflictuale (Tomovic,

1972); �  restrictii in structura informationala; �  dimensionalitate mare; �  prezenta incertitudinii (Siljak 1983).

�  Sistemul electroenergetic (SEE) este constituit din elemente generatoare de energie electrică, transformatoare, linii electrice, transport şi echipamente de distribuţie a energiei electrice. Aceste elemente sunt grupate zonal constituind subsistemele unui SEE (SuEE).


Caracteristici ale unui SEE: �  producerea si consumul de energie electrica se face simultan; �  procesele dintr-un SEE prezinta, in cea mai mare parte, proprietati de

autoreglare, dar gradul de statism natural este mare; �  raspandire pe o arie geografica mare; �  ansamblu de procese rapide si lente; �  energia electrica generata trebuie sa indeplineasca o serie de criterii

stricte de calitate; �  alimentarea fara intrerupere cu energie electrica, in special, pentru

consumatorii industriali.

Sistemul electroenergetic ≡ Sistem mare ≡ Sistem complex

Problematica conducerii SEE – Analiza Sistemelor informatice (ASI)

�  ASI ca sistem: definitie, problematici. �  Terminologie de baza: produs informatic (sistem/aplcatie informatica, produs

program), ciclu de realizare si viata a unui produs informatic, calculator de proces, timp real.

�  Cresterea numarului de aplicatii implicand sisteme numerice de conducere �  Largirea sistemului aplicatiilor informatice �  Necesitatea realizarii unui cadru metodologic cat mai bine conturat pentru

analiza, doar in special pentru proiectarea sistemelor ce implica utilizarea tehnologiei numerice.


ANALIZA DE SISTEM �  Ce trebuie facut ? �  De ce trebuie sa se faca ? �  Ce ar trebui sa se faca ? �  Cand trebuie facut ? �  Cine trebuie sa faca ? �  Cine raspunde ? �  Unde se face ?


Interactiunea MIS (Management Information System) cu conducerea proceselor (MES - Manufacturing Execution System)

Obiective MES Legatura intre cele doua sisteme de gestiune si de proces realizand o structurare progresiva a informatiei.

Rolul principal relationarea intre cele doua sisteme existente si coordonarea unei multitudini de sarcini noi necesare punerii in functiune a unei structuri integrate inteligente.

Functiile MES �  colectarea si distribuirea datelor din proces; �  supervizarea productiei(executia procedurilor de fabricatie); �  monitorizarea procesului.

Fluxul de informatii intr-un sistem informatic de intreprindere

Comenzi Previziuni

Planificare Inventarul de

materiale Inventarul

capacitatii de productie

Necesarul de materiale si echipamente

Urmarire operativa

Bonuri de consum

Pontaje

Rapoarte economice

Rapoarte de productie

Cereri de materiale

Plan de productie

Retete de fabricatie

MRP/ERP

MES


Structura ierarhica a unui ��sistem informatic industrial

Nivelul 5 Distributie

Transport Control lant de distributie Previzionare cereri

Nivelul 4 Intreprindere

Nivelul 3 Proces de fabricatie

Nivelul 2 Celula/linie de fabricatie

Nivelul 1 Echipament de fabricatie

Procesare comenzi Aprovizionare Planificare generala

ERP

Admin. materialelor Mentenanta Planificare locala

Contabilitate

Controlul calitatii Coordonare secventiere activitati Monitorizare si control Managementul evenimentelor

Control digital Reglaj in bucla Senzori si elemente de actionare

MES

DCS, SCADA

DCS – Distributed Control System

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition


Ierarhizarea pe baza ��nivelelor de comunicatie

Comunicatia in lantul

de distributie

Comunicatia la nivelul de Business

Comunicatia la nivelul productiei

Retea locala industriala

Comenzi Achizitii Contabilitate Inginerie Proiectare Baza de date a

intreprinderii

Aplicatie de Monitorizare si control


Structuri de conducere ierarhizată a sistemelor...

Documents

Transcript of Structuri de conducere ierarhizată a sistemelor...