View
221
Download
3
Category
Preview:
Citation preview
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.
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
� 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
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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.
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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.
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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
Echipamente de automatizare
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
Echipamente de automatizare
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
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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;
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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).
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
Problematica conducerii SEE - Teoria sistemelor
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.
Problematica conducerii SEE – Analiza Sistemelor informatice (ASI)
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 ?
Problematica conducerii SEE – Analiza Sistemelor informatice (ASI)
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
Problematica conducerii SEE – Analiza Sistemelor informatice (ASI)
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
Problematica conducerii SEE – Analiza Sistemelor informatice (ASI)
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
Problematica conducerii SEE – Analiza Sistemelor informatice (ASI)
Recommended