Системы автоматизации и управления технологическими процессами
Методическое пособие - Разное
Другие методички по предмету Разное
всех функций, выполняемых конкретной САУ ТП (т.е. ее функциональный состав), характеризует внешние, потребительские возможности данной системы.
Вопросы для самопроверки
. Предпосылки внедрения САУ ТП в технологический процесс?
. Преимущества получаемые от внедрения САУ ТП?
. Управляемый технологический процесс - это?
. Задача выполняемая САУ ТП в технологическом процессе?
. Назначение САУ ТП в технологическом процессе?
. Что необходимо учитывать при разработке САУ ТП?
. Функции САУ ТП?
. Управляющие функции САУ ТП?
2. Современная структура автоматизации
.1 Иерархическая структура автоматизации
Повышение технико-экономических показателей систем управления техническими процессами (ТП) и производством в целом таких, как качество управления, надежность, снижение затрат на проектирование, безопасность эксплуатации, возможность адаптации систем управления (СУ) к изменяющимся свойствам объектов (ТП) улучшение условий работы оператора в большой степени зависит от используемых технических средств.
В настоящее время системы автоматизации технологических процессов (САУ ТП) компонуются в агрегатные комплексы технических средств (КТС), которые представляют собой сложные системы аппаратных, программных и конструктивных средств, ориентированных на решение как типовых, так и конкретных задач по автоматизации технологических процессов выполняется согласно международной стандартизации, формируемой МЭК (Международная Электротехническая Комиссия).
Задачи автоматизации могут принципиально решаться центральной либо децентрализованной структурой автоматизации. Какая структура подходит лучше, зависит от процесса или производственного цикла, который необходимо автоматизировать. Многие процессы состоят из частичных процессов и структурированы уже с точки зрения техники - децентрализовано. В таких случаях каждой части установки или частичному процессу подчинена собственная система автоматизации. Для нескольких из этих децентрализованных систем автоматизации на подчиняющем уровне выделена дополнительная общая система, координирующая данные подчиняющиеся системы. В зависимости от сложности или величины установок, подлежащих автоматизации, над этим уровнем могут располагаться другие уровни. Иерархические структуры принятия решения приводят к иерархическим структурам автоматизации.
Структурная модель требований, предъявляемых к автоматизации, похожа на пирамиду, разделенную на уровни (Рисунок 2.1). Она позволяет отчетливо разделить задачи автоматизации и их решения соответствующими системами, т.е. системами, оптимально настроенными на соответствующее задание.
. Уровень датчиков и исполнительных механизмов (полевой уровень).
. Уровень управления.
. Уровень управления технологического процесса.
. Уровень управления производством (верхний уровень).
. Уровень планирования
При решении задач автоматизации для каждого уровня действуют следующие принципы:
. Получение и обработка информации на каждом уровне должны осуществляться независимо, насколько это возможно;
. Время обмена информацией между уровнями должно быть как можно меньшим и не критичным по времени;
. Интерфейсы должны быть определены физически и по содержанию.
Рисунок 2.1 - Иерархия современной распределённой системы автоматизации (Учет рабочих параметров - BDE, учет параметров машин - МDE)
2.2 Задачи уровней автоматизации
Функцией самого нижнего уровня, "полевого", является учет параметров состояния и влияния на параметры тех. процесса. Здесь используются датчики и исполнительные элементы (называемые также исполнительными механизмами).
Датчики - это конструкционные элементы или приборы, преобразующие физические величины, как давление и температура, или концентрацию химических веществ в электрические сигналы.
Исполнительные механизмы - это приводы, насосы, клапаны или захваты.
На уровне управления располагаются контроллеры, осуществляющие непосредственный сбор данных от датчиков и управление исполнительными устройствами. Размер данных, которыми контроллер обменивается с оконечными устройствами, обычно составляет несколько байтов при скорости опроса устройств не более 10 мс.
В последнее время рассматриваемая структура систем управления существенно усложняется, при этом стираются четкие грани между различными уровнями. Это связано с проникновением Internet/Intranet-технологий в промышленную сферу, значительными успехами промышленного Ethernet, использованием некоторых промышленных сетей Fieldbus во взрывоопасных зонах на предприятиях химической, нефтегазовой и других отраслей промышленности с опасными условиями производства. Кроме того, появление интеллектуальных датчиков и исполнительных механизмов и интерфейсов для связи с ними фактически означает появление четвертого, самого нижнего уровня САУ ТП - уровня сети оконечных устройств.
На уровне управления технологическим процессом осуществляется текущий контроль и управление либо в ручном режиме с операторских пультов, либо в автоматическом режиме по заложенному алгоритму. На этом уровне выполняется согласование параметров отдельных участков производства, отработка аварийных и предаварийных ситуаций, параметризация контроллеров нижнего уровня, загрузка технологических программ, дистанционное управление исполнительными механизмами. Информационный кадр на эт