Учебное пособие (к диплому)

основных параметров теплотехнического контроля автоматизируемого объекта этот перечень не должен включать

всебя более 30÷50 измерительных каналов.

Вцелом по метрологии, стандартизации и сертификации в ходе дипломного проектирования необходимо рассматривать следующие вопросы:

- перечень входных информационных сигналов АСУТП; - перечень выходных информационных сигналов АСУТП;

- требования к точности информационных каналов и функциям;

- оценка точности измерительных каналов; - составление спецификаций на ПСА измерительных

каналов; - расчеты характеристик первичных измерительных

преобразователей.

2.5. Рекомендации по выбору базового ПТК АСУТП

На завершающем этапе начальной стадии дипломного проектирования может возникнуть необходимость в обосновании выбора базового ПТК для АСУТП.

ПТК характеризуется множеством параметров:

-К – множество параметров контроллеров;

-О – множество параметров рабочих станций и сетевых средств;

-П – множество параметров, характеризующих программные средства;

-Х – множество параметров, характеризующих степень проработанности стандартных задач АСУТП;

-Ц – оценка стоимости ПТК.

Постановка задачи принятия решения по выбору ПТК имеет вид: Ц = min Цi , i = 1, …, n при следующих ограничениях:

К { Кдоп }, О { Одоп }, П {Пдоп}, Х {Хдоп},

где Кдоп , Одоп , Пдоп , Хдоп – области допустимых значений соответствующих групп параметров, которые определяются

техническими требованиями к АСУТП, т.е. будет выбран тот ПТК, который будет удовлетворять нашим требованиям и иметь минимальную стоимость. Требования к ПТК должны быть определены в концепции (п.п.2.2) или в ТЗ на АСУТП (п.п. 2.4).

Методика сравнительного анализа ПТК включает в себя этапы:

31

1)формируется множество практически значимых параметров, характеризующих технический уровень ПТК по каждой группе параметров (К, О, П, Х);

2)на основе анализа общих технических требований и требований к АСУТП определяются области допустимых значений параметров по группам (Кдоп , Одоп , Пдоп , Хдоп);

3)по материалам фирм-поставщиков ПТК определяются значения параметров для каждого ПТК;

4)анализируется принадлежность искомых параметров области допустимых значений по каждому частному параметру;

5)осуществляется выбор ПТК, все значения частных параметров которых принадлежат области допустимых значений;

6)выбранные ПТК ранжируются в соответствии с

бюджетной оценкой их стоимости, и принимается решение о выборе ПТК.

В качестве практически значимых параметров по основным группам параметров рекомендуется использовать следующие:

множество К параметров контроллеров:

-типы входных и выходных сигналов;

-технология программирования;

-быстродействие (определяется циклом опроса и разрешающей способностью фиксации переключений);

-конструктивное исполнение (офисное, промышленное, защищенное);

-надежность (резервирование, самодиагностика);

множество О параметров рабочих станций и сетевых

средств:

-тип исполнения операторских станций;

-наличие долговременного архива, который должен вестись в течение всего жизненного цикла АСУТП в режиме единого времени;

-топология сети, т.е. количество уровней иерархии сети (должно быть не менее двух);

-скорость обмена локальной вычислительной сети на уровне рабочих станций (Мбит/сек);

-точность синхронизации системы единого времени;

-надежность сетевых средств (достигается резервированием);

множество П параметров программных средств:

32

-тип базовой операционной системы;

-наличие средств отладки программного обеспечения;

-степень русификации.

При решении задачи выбора ПТК необходимо рассмотреть, по крайней мере, два альтернативных технических решения (желательно, в виде технико-коммерческих предложений).

2.6.Вопросы для дополнительной проработки

1.В ТЗ рекомендуется дополнительно включать раздел по новизне и эффективности СУ, который может содержать:

•особенности использования в СУ математических (статических и динамических) моделей технологического оборудования, в том числе вопросы:

- ситуационного управления на основе получения опережающей информации о переходных процессах;

- технологической сигнализации о прогнозируемых нарушениях ТЭУ;

- повышения экономичности работы, увеличение срока службы металла технологического оборудования и улучшения экологической безопасности ведения режимов за счет использования автоматически настраиваемой модели;

- разработки тренажеров для подготовки эксплуатационного персонала;

•особенности оригинальных системотехнических решений, позволяющих сохранить работоспособность основных функций в случае отказа сетевых средств ПТК и обеспечить повышение живучести системы.

2. В разделе метрологического обеспечения дополнительно рекомендуются к проработке следующие вопросы:

•требования к поверке и калибровке измерительных каналов;

•порядок сдачи измерительных каналов в эксплуатацию;

•оценка точности косвенных измерений (например, ТЭП);

•организация вычислительного эксперимента;

•организация и проведение поверки и калибровки отдельных средств измерений;

•организация ремонтных и поверочных работ средств измерений;

33

•формирование измерительных каналов в ПТК с помощью специализированных программных комплексов;

•вывод измерительной информации на операторскую станцию АСУТП;

•составление алгоритмических схем измерительных каналов, а также схем сигнализации и защиты;

•критерии, используемые при проектировании АСУТП, методика их расчета, погрешности их оценки;

•описание новых методов измерений и методов оценки их погрешностей;

•вопросы патентной проработки новых методов измерений.

34

Библиографический список к главе 2

1.ГОСТ 24.601-86. Автоматизированные системы. Стадии создания. - Введ. 1987-07-01. – М.: Изд-во стандартов, 1986. -6 с.

2.ГОСТ 31.602-89. Комплекс стандартов на автоматизированные системы. Техническое задание на создание автоматизированной системы. – М.: Изд-во стандартов, 1989. – 15 с.

3.РД 153-34.1-35.127-2002 (СО 34.35.127-2002). Общие технические требования к ПТК для АСУТП ТЭС. – Введ. 2002-12-

04.- М. : СПО ОРГРЭС, 2002. – 148 с.

4.РД 34.11.321-96 (СО 34.11.321-96). Нормы погрешности измерений технологических параметров тепловых электростанций и подстанций . – Введ. 1996-12-03. – М. : Рот.

ВТИ, 1997. – 28 с.

5.Плетнев, Геннадий Пантелеймонович. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике: учебник для вузов / Г.П.Плетнев.-М.: Изд.дом МЭИ,2007.-352с.

6.Плетнев, Геннадий Пантелеймонович. Автоматизированные системы управления объектами тепловых электростанций: учебник для вузов / Г.П.Плетнев.-М.: Изд. МЭИ, 1995.-352с.

7.Тверской, Юрий Семенович. Автоматизация котлов с пылесистемами прямого вдувания / Ю.С. Тверской. - М.: Энергоатомиздат, 1996. - 256 с. : ил.

8.Тищенко, Николай Михайлович. Введение в проектирование систем управления / Н. М. Тищенко. - Изд. 2-е, перераб. и доп. – М. : Энергоатомиздат, 1986. - 248 с. : ил.

9.Тверской, Юрий Семенович. О формировании технической политики электростанций по модернизации систем контроля и управления и созданию полнофункциональных АСУТП / Ю. С. Тверской, С. А. Таламанов, А. В. Мурин и др. //Электрические станции. – 2002. - №1. - С. 10 - 12.

10.Тверской, Юрий Семенович. Особенности новой технологии создания АСУТП на базе ПТК сетевой организации / Тверской Ю.С., Таламанов С.А., Мурин А.В. // Автоматизация в промышленности. - 2003. - №4. - С. 3 - 6.

11.Опыт формирования концепции модернизации АСУТП

мощных энергоблоков тепловых электростанций / Ю.С. Тверской, В.К. Крайнов, С.А. Таламанов и др. // Электрические станции. – 2002. - № 8. – С. 4 - 12.

35

12.Коптелов, Юрий Константинович. Методические указания для курсового и дипломного проектирования <Оценки погрешностей технологических измерений> ; под ред. А.Т. Лебедева ; Федеральное агентство по образованию, ГОУВПО <Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина>. – Иваново, 1989. – 36 с.

13.Панков, Сергей Алексеевич. Условные обозначения на оборудование в тепловых и технологических схемах теплоэнергетических объектов : учебное пособие / В.С. Рабенко, С.А. Панков, А.В. Мошкарин, А.А. Андреев ; Федеральное агентство по образованию, ГОУВПО <Ивановский государственный энергетический университет им. В.И. Ленина>.

–Иваново, 2004. - 88 с.

36

Глава третья. Методические основы функционального проектирования

3.1. Предварительные замечания

На этапе функционального проектирования решаются следующие задачи:

-алгоритмический синтез системы управления;

-разработка общесистемных решений и проектная компоновка ПТК;

-разработка прикладного ПО системы управления.

Вдополнение к данным основным задачам на стадии функционального проектирования может возникнуть необходимость в разработке нового технического решения и его патентная защита в виде заявки на изобретение.

3.2.Алгоритмический синтез

3.2.1.Последовательность выполнения процедур анализа

исинтеза при алгоритмическом синтезе САУ

Значительная часть функций АСУТП выполняется в соответствии с типовыми алгоритмами (например, сбор и первичная обработка сигналов, технологическая сигнализация, дистанционное управление, технологические защиты и блокировки). Эти алгоритмы определяются, как правило, исходя из условий обеспечения безопасного функционирования технологического оборудования и регламентируются соответствующими нормативно-техническими документами. Поэтому с точки зрения алгоритмического синтеза наибольшую сложность представляют задачи автоматического управления, решение которых обеспечивает высокий уровень автоматизации энергетического объекта. С учетом отмеченного момента задачи алгоритмического синтеза в ходе дипломного проектирования необходимо детально разработать (исследовать) в отношении к выделенной системе автоматического управления (САУ).

В качестве САУ могут быть выделены: группа локальных АСР, объединенная общей технологической задачей (например, АСР температуры среды водопарового тракта котлоагрегата); САУ тепловой нагрузки котлоагрегата, включая АСР подготовки топлива и процесса горения в топке котла; система автоматического управления мощностью энергоблока и др.

Входной информацией этапа алгоритмического синтеза являются технические требования, сформулированные в

37

техническом задании. Особенности взаимодействия типовых
проектных процедур показаны на примере проектирования САУ
(рис. 3.1).
1		Исходные технические
	требования к локальной САУ
2		Выбор и обоснование				Контур Б
	технического (типового) решения,
		формирование сигналов		10		Изменение структуры САУ
3	Определение математических
	моделей каналов управления
4	Параметрическая оптимизация САУ.					Контур А
	Постановка вычислительного
		эксперимента
5	Проведение вычислительного			9	Изменение критерия оптимизации
	эксперимента и анализ показателей
		качества автоматического
		управления				Коррекция
					параметров САУ
						Коррекция
		Не соответствует				структуры САУ
	6	Оценка	требованиям		8	Выбор
		показателей				альтернативного
		качества САУ				решения
	Соответствует				Техн. решение
	требованиям				отсутствует
7	Принятие решения по структуре			11	Проведение дополнительного
		и параметрам САУ				исследования (НИР)
				12	Новое техническое решение
		Рис.3.1. Взаимодействие типовых процедур анализа и синтеза
		в ходе алгоритмического синтеза САУ

38

Первым шагом этапа алгоритмического синтеза является выбор типового проектного решения по структуре САУ. Затем следуют процедуры по формированию сигналов и определению математических моделей. Следующим шагом является параметрическая оптимизация САУ по заданному критерию. Следует обратить внимание на тот факт, что на данном шаге необходимо не только выбрать критерий оптимизации, но и обосновать его выбор. После параметрической оптимизации необходимо провести анализ результатов и ответить на вопрос

оприемлемости показателей качества САУ.

Втом случае, если качество САУ при выбранных параметрах оказывается неудовлетворительным, следует вернуться к обоснованию критерия оптимизации (этапы 8, 9, 4), т.е. первый путь (контур А) предполагает выполнение процедуры "анализ-оптимизация" путем параметрического синтеза САУ в рамках заданной структуры посредством изменения критерия оптимизации. В качестве пути улучшения технических решений (по контуру А) можно предложить либо использование комплексированных критериев, либо искать лучшее решение путем перебора параметров тем или иным способом.

Если в рамках типовой структуры САУ требуемого качества не может быть достигнуто, то следует рассмотреть второй путь (контур Б), требующий изменения структуры системы управления (этап 10). Для решения задачи структурного синтеза можно использовать следующие альтернативы: типовые проектные решения; известные решения; новые решения, в том числе формирование более информативных (представительных) сигналов.

Третьим и самым сложным путем является проведение дополнительной научно-исследовательской работы (этапы 11, 12). НИР выполняется с целью создания новых технических решений.

Всоответствии с изложенной последовательностью центральное место в алгоритмическом синтезе САУ занимают процедуры обоснования критериев оптимизации, построения математических моделей объектов управления, параметрического синтеза системы и оценки показателей качества автоматического управления. При этом необходимо отметить, что на этапе функционального проектирования оценка показателей качества автоматического управления может быть

39

выполнена только путем построения имитационной модели САУ и проведения серии вычислительных экспериментов (например, по определению переходных процессов в САУ).

В дипломном проекте (работе) для исследуемой системы управления рекомендуется проработать следующие вопросы:

-сформулировать цели и задачи математического моделирования;

-построить математическую модель объекта или системы управления;

-решить поставленные задачи (например, выполнить структурный и параметрический синтез САУ);

-провести имитационное моделирование системы автоматического управления (регулирования);

-выполнить анализ результатов математического моделирования (сформулировать выводы и

рекомендации).

Математическое моделирование системы управления может быть ориентировано на достижение различных целей, в том числе:

-выбор оптимальной (наилучшей из ряда альтернативных) структуры и параметров системы (см. рис.3.1);

-оценка показателей качества автоматического управления (работоспособности системы) для заданной САУ;

-определение оптимального статического режима работы

объекта и др.

На основании цели математического моделирования и имеющихся исходных данных (в т.ч. полученных во время преддипломной практики) определяется состав задач, решаемых на этапе алгоритмического синтеза (во всех случаях на первом этапе должна решаться задача построения математической модели технологического объекта управления или САУ в целом).

3.2.2. Построение математической модели объекта управления

Характеристика модели и способ ее построения

Предварительно необходимо дать характеристику разрабатываемой математической модели и имеющихся исходных данных.

В характеристике следует отразить следующие вопросы:

40