МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ ПО ДИСЦИПЛИНЕ “ОСНОВЫ АВТОМАТИЗАЦИИ ПРОЦЕССОВ ОМД»

Тема I. Структурные схемы систем автоматизации

1.1. Структура систем управления

Под структурой управления понимают совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними.

Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой.

Система автоматизации состоит из объекта автоматизации и системы управления этим объектом.

Система автоматизации обеспечивает требуемый результат функционирования объекта, характеризующийся определенными параметрами y₁, y_2,...y_n.

Рис.1.1. Общий вид структурной схемы системы автоматизации

К этим параметрам можно отнести параметры, характеризующие ход технологического процесса (температура, давление, состав сырья и т.д.), конечный продукт технологического процесса, эконо­мические и энергетические параметры.

Кроме основных параметров работа объекта характеризуется вспомогательными параметрами х₁, х₂, ...х . К ним относят параметры вспомогательных установок подготовки технологического процесса, которые также должны контролироваться и регулироваться (например, установки подготовки технологического пара, насосные водоснабжения, нагревательные установки и т.д.).

Необходимая дозировка подачи сырья и энергоносителей осуществляется средствами управления, относящимися к технологической уста­новке.

В процессе работы на объект поступают возмущающие воздействия r₁, r₂, ...r вызывающие отклонение параметров от требуемых чтений. Информация о текущих значениях y₁, у₂ ... у_n поступает в систему управления и сравнивается с предписанными им значениями Z₁, Z₂, ... Z_n, в результате чего система управления вырабатывает управляющие воздействия E₁, E₂, ... ,E_n для компенсаций отклонений выходных пара­метров (рис.1.1).

Структура управления объектом автомати­зации может быть одноуровневой централизованной, одноуровневой децентрализованной и многоуровневой.

Одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется с одного пункта управления, называют централизованными. Если отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных мест (пунктов) управления, то такая одноуровневая система называется децентрализованной (рис.1.2).

рис.1.2. Одноуровневые системы управления: а - централизованная;

б - децентрализованная

В современных отраслях промышленности одноуровневые централи­зованные системы применяются в основном для управления относительно несложными объектами или объектами, расположенными на небольшой территории.

Сложными промышленными объектами, занимающими большое пространство и имеющими большое число вспомогательных объектов (котельные, комп­рессорные, насосные станция, утилизаторы, очистные сооружения, трансформаторные подстанции) управляют многоуровневые системы управления (рис.1.3).

1

Объект управления

2

3

4

5

6

7

8

8

II

I

10

III

Рис.1.3. Трехуровневая система управления:

I, II, III - уровни управления

Отдельные технологические установки управляются децентрализовано с пунктов управления 1-6. Это первый уровень управления. Объекты, имеющие существенную технологическую взаимосвязь управ­ляются с пунктов 1-2; 3-4; 5-6, основные параметры объекта пере­даются на более высокий второй уровень (7, 8, 9), с которого часть параметров, определяющих основные технико-экономические показатели, поступает на пункт управления 10 третьего уровня.

На первом уровне возможны три режима управления:

1) командами, поступающими от уровня более высокого ранга;

2) командами, поступающими непосредственно с устройств управления первого уровня;

3) командами, поступающими как с более высокого уровня управления, так и формирующимися на первом уровне.

Для уровня второго ранга и выше возможны четыре режима работы:

1) команды управления поступают на данный уровень управления с более высокого уровня;

2) команды управления формируются на аппаратуре данного уровня;

3) все функции управления передаются с данного уровня на более низкий уровень;

4) используется комбинированный принцип, реализующий 1, 2 и 3 режимы работы.

Преимущества многоуровневой системы управления:

1) надежность;

2) оперативность;

3) ремонтоспособность.

4) многоуровневые системы обеспечивают оптимальное управление технологическим процессом.

1.2. Структурные схемы управления и контроля

Структурные схемы систем управления разрабатывают в соответ­стви с требованиями стандарта.

Исходными материалами для разработки структурных схем являются:

1. задание на проектирование АСУ ТП ;

2. принципиальные технологические схемы основного и вспомо­гательного производств;

3. задание на проектирование оперативной связи;

4. генплан и титульный список технологического объекта.

На структурной схеме могут быть изображены:

1. технологические подразделения объекта;

2. пункты контроля и управления (щиты, операторские диспет­черские);

3. персонал и специализированные службы;

4. основные функции и технические средства контроля и управления;

5. Взаимосвязь технологического объекта с пунктами контроля и управления, персоналом и комплексом технических средств авто­матизации.

Если на схемах поясняющие надписи даны условно, то необходима их расшифровка в таблицах технических средств и функций асу ТП (см. табл.1.1 и 2.2).

Рис.1.4. Структурная схема управления и контроля

Таблица 1.1

Технические средства, функциональные группы КТС и их условные обозначения на рис.1.4

Условное обозначение	Наименование
Д	Датчики автоматические
С	Сигнализаторы
Р	Регуляторы локальные
СУ	Станции и панели управления исполнительными устройствами
ЗД	Задающие устройства
ИУ	Исполнительное устройство
У	Усилитель
РА	регулятор аналоговый

Таблица 1.2

Функции АСУ ТП и их условные обозначения на рис.1.4

Условное обозначение	Наименование
1	Контроль параметров
2	Изменение состояния объекта
3	Измерительное преобразование
4	Контроль и сигнализация состояния оборудования и отклонения параметров
5	Стабилизирующее регулирование
6	Выбор режима работы регуляторов ручное управление задатчиками
7	Ручной ввод данных
8	Промежуточное усиление