Конспект лекций для студентов специальности 220301 «Автоматизация технологических процессов и производств (в теплоэнергетике)» 8 семестр

Вид материала

Конспект

Содержание Содержание пояснительных записок на стадиях проектирования Содержание пояснительной записки стадии «Технический проект» Содержание работ по предварительному Содержание работ по предварительному обследованию объекта автоматизации Основные задачи предварительного обследования объекта автоматизации Содержание работ по сбору материалов для расчета Содержание работ по сбору материалов для выбора комплекса Проектирование структур асу тп Структурные схемы систем автоматизации Разработка проектных документов по структуре и составу функций АСУ ТП Проектирование функциональных схем асу тп Основные принципы проектирования функциональных схем АСУ ТП

Подобный материал:

• Методические указания по выполнению дипломных проектов для студентов специальности, 294.98kb.
• Рабочая программа Наименование дисциплины «Прикладная механика» По специальности 220301., 152.82kb.
• Рабочая программа дисциплины «Теория автоматического управления» для студентов специальности, 126.16kb.
• Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 220301, 189.64kb.
• Автоматизация технологических процессов и производств (в теплоэнергетике), 15.79kb.
• Рабочий учебный план специальности 220301 Автоматизация технологических процессов, 263.36kb.
• Рабочая программа По дисциплине «Оборудование и технология печатных процессов» По специальности, 546.72kb.
• Рабочая программа по дисциплине «Основы проектирования машин» для студентов специальности, 283.06kb.
• Задание должно содержать следующие данные, 280.23kb.
• Методические указания для студентов специальности 210200 «Автоматизация технологических, 273.81kb.

Состав проектной документации на стадиях проектирования АСУ ТП

На стадии «Технический проект» разрабатывают и оформляют следующие материалы.

1. Предварительные варианты укрупненных структурных схем систем контроля и управления

(для сложных систем управления).

2. Предварительный вариант укрупненной структурной схемы комплекса технических

средств АСУ ТП.

3. Предварительные варианты укрупненных структурных схем технических

средств автоматизации.

4. Функциональные схемы системы автоматизации, выполненные упрощенным способом.

5. Планы размещения щитов, пультов и средств вычислительной техники.

6. Заявочные ведомости приборов и средств автоматизации, электроаппаратуры,

трубопроводной арматуры, средств вычислительной техники, основных монтажных

материалов, щитов и пультов, нестандартного оборудования.

7. Технические требования на разработку нестандартного оборудования.

8. Сметы на приобретение и монтаж технических средств автоматизации.

9. Пояснительную записку.

10. Задания на разработки, связанные с автоматизацией технологического объекта управления:

- на обеспечение средств автоматизации электроэнергией, сжатым воздухом, гидравлической

энергией, теплоносителями требуемых параметров;

- на проектирование помещений систем автоматизации, помещений для работы оперативного

персонала, кабельных сооружений (туннелей, каналов, эстакад), различных проемов;

- на обеспечение системы управления средствами производственной связи;

- на установку на технологическом оборудовании и трубопроводах измерительных

преобразователей, запорных и регулирующих органов.

11. Документацию математического и информационного обеспечений.

На стадии «Рабочая документация» разрабатывают и оформляют следующие материалы.

1. Структурную схему АСУ ТП.

2. Структурную схему комплекса технических средств АСУ ТП.

3. Функциональные схемы автоматизации технологического объекта.

4. Принципиальные схемы систем контроля, автоматического регулирования, сигнализации,

управления и питания.

5. Сведения о возможности совместной работы локальных систем автоматизации

с информационно-вычислительным или информационно-управляющим комплексом.

6. Обоснование выбора средств автоматизации и вида вспомогательной энергии.

7. Обоснование необходимости разработки новых приборов и средств автоматизации.

8. Сведения о технико-экономической эффективности системы автоматизации.

9. Результаты расчетов срока окупаемости затрат на систему автоматизации.


Содержание пояснительных записок на стадиях проектирования

Пояснительные записки составляются на всех проектных стадиях при двух и одностадийном проектировании. Пояснительные записки должны быть краткими. Содержание пояснительных записок должно быть изложено четкими предложениями. Они должны содержать пояснения и дополнительные данные к материалам проектов АСУ ТП.


Содержание пояснительной записки стадии «Технический проект»

Пояснительная записка стадии «Технический проект» должна содержать следующие разделы.

1. Общая часть.
   
2. Общая характеристика ТОУ.
   
3. Общесистемные вопросы.
   
4. Математическое обеспечение.
   
5. Информационное обеспечение.
   
6. Техническое обеспечение.
   
7. Оперативный персонал.
   
8. Задания привлеченным организациям и заказчику.
   

Пояснительная записка стадии «Рабочая документация» должна содержать

следующие разделы.

1. Перечень исходных материалов.

2. Характеристика объекта автоматизации.

3. Описание работы систем контроля, автоматического регулирования, управления

и сигнализации с указанием типов и основных характеристик средств автоматизации.

4. Сведения об источниках электроэнергии.

5. Результаты расчетов сужающих устройств и регулирующих органов.

6. Результаты расчетов систем автоматического регулирования.

7. Чертежи с расположением отборных и приемных устройств, регулирующих

и запорных органов на трубопроводах.

8. Пояснения к монтажным чертежам, особенностям прокладки проводок, установки щитов,

пультов, датчиков, приборов и других средств автоматизации.

При одностадийном проектировании содержание пояснительной записки дается в объеме, согласованном с предприятием-заказчиком. В состав пояснительной записки стадии «Технорабочий проект» могут включаться как разделы пояснительной записки к техническому проекту, так и разделы пояснительной записки к рабочему проекту.


Пример содержания разделов пояснительной записки к техническому проекту АСУ ТП

1. Общая часть.
   

1.1. Сведения о документах, на основании которых выполняется проект, сведения о заказчике,

исполнителях и соисполнителях проектных работ.

1.2. Наименование предприятия и объекта, для которых создается АСУ ТП.

1.3. Цель и назначение АСУ ТП.

1.4. Результаты сравнительного анализа АСУ ТП с аналогичными системами управления.

1.5. Сведения об использовании нормативно-технических документов при проектировании.

1.6. Сведение об обеспечении совместимости системы с АСУ ТП других уровней и другого

назначения.

1.7. Очередность создания системы управления.

2. Общая характеристика ТОУ.
   

2.1. Краткая характеристика объекта управления с учетом перспектив развития.

2.2. Данные об основном и вспомогательном оборудовании и особенностях

технологического процесса.

2.3. Характеристика рабочих условий и окружающей среды, их особенностях.

2.4. Сведения о методах и средствах управления.

2.5. Сведения об уровне автоматизации.

3. Общесистемные вопросы.
   

3.1. Обоснование целей создания АСУ ТП.

3.2. Перечень основных функций системы.

3.3. Описание критериев управления и ограничений.

3.4. Обоснование функциональной структуры и ее описание.

3.5. Обоснование организационной структуры и ее описание.

3.6. Описание режимов работы системы и общих принципов функционирования.

3.7. Сведения о надежности системы.

3.8. Данные об экономической эффективности и капитальных затратах на создание АСУ ТП.

3.9. Сведения о метрологических характеристиках системы управления.

3.10. Решения по оформлению постов управления и помещений УВК, ИВК.

3.11. Мероприятия по подготовке объекта управления к внедрению АСУ ТП.

4. Математическое обеспечение.
   

4.1. Обоснование выбора средств математического обеспечения АСУ ТП.

4.2. Краткий комментарий к алгоритмам контроля и управления, функционирования

системы управления и контрольным задачам.

4.3. Перечень технических требований на разработку математического обеспечения АСУ ТП.

5. Информационное обеспечение.
   

5.1. Обоснование выбора информационного обеспечения АСУ ТП.

5.2. Результаты анализа входных и выходных потоков информации.

5.3. Описание процедур сбора, обработки и использования информации.

6. Техническое обеспечение.
   

6.1. Обоснование структуры комплекса технических средств АСУ ТП.

6.2. Комментарии к схемам автоматизации.

6.3. Обоснование размещения постов управления, технических средств, планов размещения

информационно-вычислительного или информационно-управляющего комплекса.

6.4. Перечень ведомостей оборудования и материалов.

6.5. Обоснование необходимости разработки новых технических средств автоматизации.

6.6. Сведения о сметной стоимости технического обеспечения АСУ ТП.

7. Оперативный персонал.
   

7.1. Проект штатного расписания эксплуатационного персонала АСУ ТП.

7.2. Перечисление функций и обязанностей эксплуатационного и ремонтного персонала.

7.3. Описание организации эксплуатации и обслуживания системы управления.

8. Задания привлеченным организациям и заказчику.
   

8.1. Комментарии к заданиям на проектирование в смежных частях проекта

автоматизированного технологического комплекса.


Заявочные ведомости, заказные спецификации и сметы

Заявочные ведомости оформляют на стадии «Технический проект». На основании заявочных ведомостей определяют предварительные объем и стоимость оборудования и материалов, необходимых для создания Асу ТП.

Заявочные ведомости составляют на основании функциональных схем, выполненных упрощенным способом. В состав технического проекта включают следующие заявочные ведомости.

1. Измерительных приборов и регуляторов.

2. Информационно-вычислительных и информационно-управляющих комплексов.

3. Устройств телеконтроля и телеуправления.

4. Различных видов приводов.

Заказные спецификации оформляют на стадии «Рабочая документация» и «Технорабочий проект». Заказные спецификации являются документами, используемыми при заказе оборудования и материалов. Составляются заказные спецификации в той же последовательности, что и заявочные ведомости. Заказные спецификации составляют на следующие виды оборудования и материалов.

1. Измерительные приборы и средства автоматизации.

2. Электроаппаратуру.

3. Щиты, пульты и средства вычислительной техники.

4. Кабели, провода и трубы.

5. Основные монтажные материалы.

6. Нестандартное оборудование

Сметы составляют на основании заявочных ведомостей и заказных спецификаций. На основании заявочных ведомостей составляют предварительные сметы, а на основании заказных спецификаций – окончательные сметы. Сметы содержат сведения о стоимости оборудования и монтажа АСУ ТП. Оформляются сметы в виде отдельного раздела проекта системы автоматизации.


СОДЕРЖАНИЕ РАБОТ ПО ПРЕДВАРИТЕЛЬНОМУ

ОБСЛЕДОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБЪЕКТА


Первым этапом подготовительных работ при проектировании систем автоматизации является детальное обследование технологического объекта, для которого предполагается создание АСУ ТП, или технологического объекта-аналога.

Основная цель этого этапа заключается в выявлении предполагаемых источников эффективности создаваемой АСУ ТП. Рассматриваемый этап сводится к тщательному изучению и анализу действующих систем автоматизации и объекта управления.


Содержание работ по предварительному обследованию объекта автоматизации

Предварительное обследование объекта автоматизации содержит следующие работы.

1. Выявление существующих недостатков действующей системы автоматизации.

2. Определение степени влияния этих недостатков на уменьшение эффективности

технологических процессов.

3. Определение причин возникновения выявленных недостатков.

Обследование производится путем сбора и изучения соответствующего материала, опроса работающего персонала и непосредственных наблюдений. Обследование технологического объекта является одним из наиболее трудоемких этапов предпроектных работ. Так как этот этап является очень ответственным, для его выполнения должны привлекаться высококвалифицированные специалисты.


Основные задачи предварительного обследования объекта автоматизации

В процессе предварительного обследования объекта автоматизации должны быть решены следующие задачи.

1. Определены особенности технологических процессов.

2. Определен уровень автоматизации технологических процессов.

3. Выявлена организационная структура технологического объекта.

4. Определена существующая организация оперативного управления технологическими

процессами объекта.

5. Получены данные для ориентировочного выбора комплекса технических средств АСУ ТП.

Обследование объекта внедрения АСУ ТП проводится по двум направлениям:

1. сбор материалов для экономического обоснования эффективности новой АСУ ТП
   

и составления технико-экономического обоснования;

2. сбор исходных данных для выбора комплекса технических средств и составления
   

технического задания на создание АСУ ТП.


Содержание работ по сбору материалов для расчета

экономической эффективности АСУ ТП

С целью сбора материалов для расчета экономической эффективности АСУ ТП выполняют следующие работы.

1. Ознакомление с технологическим объектом.

2. Изучение использования мощностей технологического оборудования объекта

автоматизации (определение мощности объекта, режима работы, коэффициентов

сменности, загрузки и простоев оборудования, особенностей работы основного

и вспомогательных производств).

3. Изучение методов использования топлива и других материальных ресурсов,

определение эффективности этого использования.

4. Систематизация и оформление результатов выполненных работ в виде отчета.


Содержание работ по сбору материалов для выбора комплекса

технических средств АСУ ТП и составления технического задания

С целью сбора материалов для выбора комплекса технических средств АСУ ТП

и составления технического задания выполняют следующие работы.

1. Выявление организационной структуры и организации диспетчерской службы.

2. Определение объемов обрабатываемой оперативным персоналом информации,

определение способов обмена информацией между отдельными службами.

3. Ознакомление с существующей системой оперативной и диспетчерской связи,

конструктивным выполнением каналов связи.

4. Определение основных направлений кабельных и других линий связи, выяснение

возможности установки датчиков и других технических средств автоматизации.

5. Ознакомление с технологическими процессами основных и вспомогательных

производств.

6. Определение уровня автоматизации технологических процессов.

7. Определение эффективности использования энергоресурсов.

8. Выяснение назначения и функциональных связей вспомогательных производств.

9. Систематизация и оформление результатов обследования в виде отчета.

Обследование технологического объекта может проводиться или параллельно по обоим направлениям, или последовательно по каждому из направлений. Иногда используют параллельно-последовательный порядок обследования. В отдельных случаях целесообразно проводить выборочное обследование. При этом обследуются только некоторые производства или технологические циклы, например, если технологический объект содержит несколько идентичных частей (энергоблоков, вспомогательных производств и др.).


ПРОЕКТИРОВАНИЕ СТРУКТУР АСУ ТП


Цель проектирования структуры автоматизированной системы управления - определение состава АСУ ТП и системы взаимосвязей ее составных частей.

Основные задачи проектирования структуры АСУ ТП заключаются в следующем.

1. Выбор классификационных признаков для проектирования структуры.
   
2. Выделение элементов АСУ ТП в соответствии с классификационными признаками.
   
3. Распределение общей задачи управления между средствами с одинаковым функциональным назначением.
   
4. Объединение средств одинакового функционального назначения для решения общей задачи управления.
   
5. Определение каналов связей элементов АСУ ТП.
   
6. Подготовка исходных данных для выбора комплекса технических средств. Выбор элементов одинакового функционального назначения.
   
7. Подготовка исходных данных для составления смет.
   

В общем случае любая из систем управления может быть представлена одной из структур:

а) конструктивной, д) информационной,

б) функциональной, ж) технической,

в) алгоритмической, г) организационной,

В конструктивной структуре каждая ее часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое.

В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной

функции.

В алгоритмической структуре каждая ее часть предназначена для выполнения определенного алгоритма преобразования входной величины, являющейся частью алгоритма функционирования системы в целом.

В организационной структуре каждая ее часть представляет собой субъекта или совокупность субъектов управления: операторов, начальников смен, подразделения ЦТАИ и др.

В информационной структуре каждая ее часть представляет собой источник или приемник информации, циркулирующей в системе управления.

В технической структуре каждая ее часть представляет техническое средство.


Структурные схемы систем автоматизации

1. Таким образом, под структурой системы управления понимают совокупность частей автоматической или автоматизированной системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, и взаимосвязи между этими частями.
   

Структура систем управления разрабатывается в первую очередь при проектировании.

2. Графическое изображение структуры управления называют структурной схемой.
   

В структурной схеме необходимо учитывать, где будут размещаться пункты управления, какие элементы системы управления будут с ними связаны.

3. Оптимизация структуры управления объектом необходима с точки зрения эффективности его работы, снижения стоимости системы управления, повышения надежности и ремонтопригодности.
   

Разработка проектных документов по структуре и составу функций АСУ ТП

Комбинированные структурные схемы АСУ ТП

Комбинированные структурные схемы АСУ ТП разрабатывают для сложных автоматизированных систем на стадии технического проекта. В результате разработки комбинированные схем структуры системы управления определяют основные функциональные части системы, их назначение и взаимосвязи, количество, виды и место размещения постов управления для оперативного обслуживающего персонала. На основании комбинированных схем структуры системы управления определяют подсистемы управления отдельными технологическими агрегатами или группами агрегатов.

На комбинированной схеме АСУ ТП в виде условных обозначений показывают:

- производственные подразделения с разбивкой на участки, группы оборудования и отдельные

агрегаты;

- посты контроля и управления;

- оперативный персонал;

- вспомогательные службы;

- связи между звеньями системы.

В качестве основного условного графического обозначения элементов схемы рекомендуется использовать прямоугольник. Линии связи изображают сплошными линиями. Для указания вида связи используют аббревиатуру наименований, например, К – контроль; ТС – технологическая сигнализация; ТЗ – технологическая защита; ДУ – дистанционное управление; АР – автоматическое регулирование.

На оформленной структурной схеме, кроме самой схемы, могут быть представлены в качестве поясняющих элементов фрагменты других видов схем, текстовые пояснения к схеме, в том числе пояснения по системе условных обозначений.


ПРОЕКТИРОВАНИЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ СХЕМ АСУ ТП


Общие сведения о функциональных схемах

Функциональной схемой в соответствии с ГОСТ 2.701-84 называют схему, поясняющую процессы, происходящие в отдельных функциональных цепях изделия, установки или системы, или в целом во всем изделии, установке или системе.

Функциональная цепь представляет собой линию, канал или тракт определенного функционального назначения.

Функциональная схема является техническим документом, который определяет структуру и характер автоматизированной системы управления, оснащение ее приборами, техническими средствами автоматизации и средствами вычислительной техники. Задачи автоматизации, следовательно и содержание функциональных схем систем автоматизации наиболее рационально определять в процессе разработки технологического процесса. В этот период может быть выявлена необходимость изменения технологических схем с целью приспособления их к требованиям системы автоматизации, установленным на основании технико-экономического анализа.


Основные принципы проектирования функциональных схем АСУ ТП

В процессе проектирования функциональных схем АСУ ТП следует учитывать следующие основные принципы их разработки.

1. Уровень автоматизации технологических процессов объектов теплоэнергетики должен определяться уровнем современных научно-технических разработок, целесообразностью внедрения различных комплексов технических средств, а также перспективами модернизации и развития объекта управления и управляющей системы.
   
2. Должна быть предусмотрена возможность наращивания функций управления.
   
3. При разработке функциональных схем должны учитываться следующие факторы:
   

а) вид и характер технологического процесса;