Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Л04 ТСС 1
Общие сведения о системе преобразований и ее элементах
Для удовлетворения своих потребностей человек находит в природе лишь некоторые полноценные средства. В большинстве же случаев он должен действовать на эти средства: изменять, комбинировать. Он должен резать, варить, плавить и т.д. В результате осуществления этих процессов свойствам операнда придается дополнительная ценность, по мере того, как операнд трансформируется и достигает состояния, достаточного для удовлетворения потребности. Назовем процессы такого рода - преобразованиями.
Основой для построения модели системы преобразований являются следующие предположения:
1) желаемые преобразования операнда (объекта преобразования) достигаются целенаправленными воздействиями материального (М), энергетического (Э) или информационного (И) типов;
2) эти три типа воздействия при любом преобразовании осуществляются людьми - операторами, техническими системами (TС), и реальным окружением.
Такая интерпретация модели преобразований позволяет сделать следующие выводы:
1) для удовлетворения потребности людей либо выбирается требуемый объект, либо задается требуемое состояние операнда. Это состояние (КСО) является целью преобразования;
2) операндом преобразований могут быть живые существа, а также материальные, энергетические, информационные объекты;
3) выбирают подходящее начальное состояние операнда НСО в качестве входной величины (или оно задается). Состояние КСО может быть достигнуто из нескольких начальных состояний НСО;
4) изменение НСО ® КСО называется преобразованием;
5) преобразование вызывается либо неудовлетворительным состоянием НСО, либо потребностью в КСО;
6) преобразование выполняется на основе некоторой технологии, представляющей собой упорядоченную совокупность целенаправленных частичных изменений;
7) преобразование осуществляется путем материального, энергетического или информационного воздействия на операнд;
8) воздействие осуществляется тремя системами-операторами: людьми, техническими системами и реальным окружением.
Основными элементами системы преобразований являются: операнд, операторы, процесс преобразований (технология).
Операнд - это пассивный элемент рассматриваемой нами системы. Он может относиться к любой из четырех названных выше категорий либо их комбинации. Состояния операнда характеризуются вектором его свойств:
; .
Причем состояние КСО может быть достигнуто из различных начальных состояний НСО различными технологиями.
Люди как операторы системы преобразований могут быть определены как подмножество людей, включающее только тех, кто выполняет какой - либо вид действия для определенного преобразования.
ТС как операторы - это подмножество ТС, выполняющих какого-либо вида действия для определенного преобразования.
Оператор реальное окружение охватывает все источники внешних воздействий в ближайшем окружении процесса преобразований. В реальное окружение включают только те элементы геосферы, биосферы, техносферы, атмосферы и климата, которые непосредственно связаны с элементами системы преобразований.
Процесс преобразований представляет собой совокупность упорядоченных действий (операций О1,О2,...,Оn), каждое из которых реализует целенаправленные частичные изменения состояния операнда (ПСО1 ,ПСО2 ,…,ПСОi), с помощью чего достигается его требуемое конечное состояние (КСО).
Описание любого процесса преобразований должно содержать ответы на следующие вопросы:
1) что является операндом и каковы его состояния (начальное, конечное и промежуточное);
2) с помощью какой технологии достигается требуемое совокупное преобразование операнда (НСО ® КСО);
3) какими действиями (материального, энергетического или информационного типов) могут быть реализованы частичные преобразования;
4) какими операторами выполняются отдельные действия (операции).
Предполагая, что КСО является результатом процесса преобразований, для него должны быть определены следующие характерные признаки: конечное состояние операнда; технологический принцип; типы и последовательность действий (операций), соответствующих выбранной технологии; результаты каждой операции, т.е. промежуточные состояния операндов; распределение промежуточных состояний по операциям, соответствующее постановке задачи и требуемому конечному результату.
Л04 ТСС 3
Любая производственная система состоит из трех основных частей (рис. 1.):
На рис. 1 цифрами обозначены взаимосвязи между структурными составляющими и задачи, которые необходимо решить:
В химической технологии в качестве производственной системы рассматривается химико-технологическая система (ХТС).
Химико-технологическая система (ХТС) – совокупность взаимосвязанных технологическими потоками и действующих как единое целое аппаратов, в которых осуществляется определенная последовательность технологических операций (подготовка сырья, собственно химическое превращение и выделение целевых продуктов).
Обобщенная классификация ХТС представлена на рис. 2.
Все процессы, протекающие в ХТС можно условно разделить на две группы:
Непрерывные производства характеризуются тем, что в любой дискретный момент времени все свойства в системе строго определены или заданы, а связи между технологическими процессами фиксированы.
Графическую иллюстрацию этого можно представить следующим образом.
R1, R2, R3…- одностадийные ХТС, составляющие ХТС непрерывного действия, связи строго заданы.
В любой момент времени в одностадийных ХТС (R1, R2, R3) протекают химико- технологические процессы (ХТП).
В отличии от непрерывных при периодическом способе организации в любой дискретный момент времени свойства в системе жестко не определены или не фиксированы и связи между элементами , составляющими ХТС периодического действия также не фиксированы, т.е. являются гибкими.
Пример:
R1, R2, R3 – аппараты периодического действия Е1, Е2 - промежуточные емкости
В любой дискретный момент времени (τ1, τ2, τ3 …) в системе протекает определенный процесс:
τ1: загрузка реакционной массы в аппарат R1, а R2 и R3 не работают;
τ2: выгрузка реакционной массы в R2 или в емкость Е1, аппарат R3 не работает;
τ3: аппарат R1 свободен и может, находиться как в режиме ожидания следующей партии загрузки реакционной массы, так и в режиме промывки и переналадки для выпуска другого продукта, в аппарате R2 осуществляется технологический процесс, в емкости Е1 может находится реакционная масса, которая будет передаваться в последующий момент времени.
Одностадийная ХТС — это последовательность типовых технологических операций, объединенных единым циклом функционирования, предназначенная для трансформации исходного сырья или полупродукта в промежуточный продукт.
Многостадийная ХТС — это множество одностадийных ХТС, объединенных единой целью функционирования для получения из сырья готовой продукции.
Графическая иллюстрация многостадийной ХТС представлена на рис. 3.
В этом случае каждая одностадийная ХТС реализуется на отдельной единице аппаратурного оформления.
Л04 ТСС 5
Многостадийная ХТС предназначена для выпуска одного целевого продукта на единой технологической схеме. Таким образом, многостадийная ХТС представляет собой индивидуальную или однопродуктовую ХТС.
В отличие от многостадийной ХТС модульный принцип организации схем позволяет на едином оборудовании реализовать несколько одностадийных химико-технологических процессов на едином аппаратурном оформлении (см. рис. 4).
Аппаратурный модуль (АМ) — это совокупность основного и вспомогательного оборудования, предназначенного для реализации множества одностадийных химико-технологических процессов (ХТП).
Множество аппаратурных модулей различного целевого назначения образуют аппаратурный блок, предназначенный для реализации одного или нескольких многостадийных ХТП, представленный на рис. 5.
Совокупность аппаратурных блоков формируют гибкую структуру ХТС.
Гибкая ХТС — многостадийная ХТС, ориентированная на производство множества целевых или промежуточных продуктов, имеющая перестраиваемую технологическую и организационную структуру, а также информационно-управляющую подсистему, обладающую адаптивными свойствами (т.е. гибкостью системы управления).
Технологическая структура — это множество технологических единиц оборудования и системы коммуникации.
Организационная структура — это временной режим функционирования гибкой ХТС (последовательный, параллельный, последовательно-параллельный).
Для малотоннажных химических производств определяют гибкие автоматизированные химико-технологические системы (ГАХТС).
ГАХТС - это непрерывные, дискретно-непрерывные или периодические (дискретные) производства многономенклатурной продукции с часто меняющимся ассортиментом и планом выпуска, в которых полностью или в значительной степени автоматизированы процессы:
ГАХТС является основной (технологической) составляющей гибкой автоматизированной производственной системы в химической технологии (рис. 7).
ГАПС в химической технологии — это интегрированная производственная система, ориентированная на многоассортиментную продукцию нефиксированной номенклатуры; она создается на основе многофункционального технологического оборудования, средств транспорта и системы складов. Система способна за непродолжительное время и при минимальных затратах труда и материальных ресурсов адаптироваться к изменению ассортимента продукции, видов и состава сырья, технологических процессов.