Проектирование автоматизированных систем (стр. 7 из 11)
Построение систем автоматизации по уровням управления определяется как требованиями снижения трудозатрат на их реализацию, так и целями (критериями) управления технологическими объектами.
В общем случае любая система может быть представлена конструктивной, функциональной или алгоритмической структурой. В конструктивной структуре системы каждая ее часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое. Примерами изображения конструктивных структурных схем системы автоматизации могут служить рисунки 6…8.
В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции, в алгоритмической – для выполнения определенного алгоритма преобразования входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования системы в целом.
В проектах автоматизации изображают конструктивные структурные схемы с элементами функциональных признаков.
Полные сведения о функциональной структуре с указанием локальных контуров регулирования, каналов управления и технологического контроля приводятся в функциональных схемах.
Алгоритмические структурные схемы по контурам регулирования крайне необходимы при производстве наладочных работ систем автоматизации.
3.2 Структурные схемы измерения и управления
На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам АСУ ТП с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детализируются в: функциональных схемах автоматизации, структурной схеме комплекса технических средств (КТС) системы, принципиальных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, касающихся организации оперативной связи и организационного обеспечения АСУ ТП.
Исходными материалами для разработки структурных схем являются:
а) задание на проектирование АСУ ТП;
б) принципиальные технологические схемы основного и вспомогательных производств автоматизируемого технологического объекта;
в) задание на проектирование оперативной связи подразделений автоматизируемого технологического объекта;
г) генплан и титульный список автоматизируемого технологического объекта.
Структурная схема разрабатывается на стадиях «проект» и «рабочий проект». На стадии «рабочая документация» при двухстадийном проектировании структурная схема разрабатывается только в случае изменений технологической части проекта или изменения решений по АСУ ТП, принятых при утверждении проекта автоматизации.
В качестве примера на рисунке 9 приведена структурная схема управления сернокислотным производством (автоматизированная система).
На структурной схеме показывают:
а) технологические подразделения автоматизируемого объекта (отделения, участки, цехи, производства);
Рисунок 9 – Фрагмент структурной схемы управления и контроля сернокислотным производством:
1 – линия связи с цеховой химической лабораторией; 2 – линия связи с пунктами контроля и управления кислотным участком; 3 – линия связи с пунктом контроля и управления III и IV технологическими линиями.
б) пункты контроля и управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пункты и т.п.), в том числе не входящие в состав разрабатываемого проекта, но имеющие связь с проектируемыми системами контроля и управления;
в) технологический (эксплуатационный) персонал и специализированные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование автоматизируемого технологического объекта;
г) основные функции и технические средства (устройства), обеспечивающие их реализацию в каждом пункте контроля и управления;
д) взаимосвязь подразделений автоматизируемого технологического объекта, пунктов контроля и управления и технологического персонала между собой и с вышестоящей автоматизированной системой управления (АСУ).
Элементы структурной схемы изображаются, как правило, в виде прямоугольников. Отдельные функциональные службы [отдел главного энергетика (ОГЭ), отдел главного механика (ОГМ), отдел технического контроля (ОТК) и т.п.] и должностные лица (директор, главный инженер, начальник цеха, начальник смены, мастер и т.п.) допускается изображать на структурной схеме в виде кружков с буквенным обозначением внутри.
Внутри прямоугольников, изображающих участки (подразделения) автоматизируемого объекта, раскрывается их производственная структура. При этом выделяются цехи, участки, технологические линии либо группы агрегатов для выполнения законченного этапа технологического процесса, которые являются существенными для раскрытия в документах проекта всех взаимосвязей между управляемой (технологическим объектом управления) и управляющей системами.
На схеме функции АСУ ТП могут указываться в виде условных обозначений, расшифровка которых дается в таблице на поле чертежа (табл. 1).
Таблица 1 – Функция АСУ ТП и их условные обозначения на рисунке 8
| Условное обозначение | Наименование |
| 1 | Контроль параметров |
| 2 | Дистанционное управление технологическим оборудованием и исполнительными устройствами |
| 3 | Измерительное преобразование |
| 4 | Контроль и сигнализация состояния оборудования и отклонения параметров |
| 5 | Стабилизирующее регулирование |
| 6 | Выбор режима работы регуляторов и ручное управление задатчиками |
| 7 | Ручной ввод данных |
| 8 | Регистрация параметров |
| 9 | Расчет технико-экономических показателей |
| 10 | Учет производства и составления данных за смену |
| 11 | Диагностика технологических линий (агрегатов) |
| 12 | Распределение нагрузок технологических линий (агрегатов) |
| 13 | Оптимизация отдельных технологических процессов |
| 14 | Анализ состояния технологического процесса |
| 15 | Прогнозирование основных показателей производства |
| 16 | Оценка работы смены |
| 17 | Контроль выполнения плановых заданий |
| 18 | Контроль проведения ремонтов |
| 19 | Подготовка и выдача оперативной информации в АСУП |
| 20 | Получение производственных ограничений и заданий от АСУП |
Наименование элементов производственной структуры должны соответствовать технологической части проекта и наименованиям, используемым при выполнении других документов проекта АСУ ТП.
Взаимосвязь между пунктами контроля и управления, технологическим персоналом и объектом управления изображается на схеме сплошными линиями. Слияние и разветвление линий показываются на чертеже линиями с изломом (рис. 9).
При наличии аналогичных технологических объектов (цехов, отделений, участков и т.д.) допускается раскрывать на схеме структуру управления только для одного объекта. Об этом на схеме даются необходимые пояснения.
Из структурной схемы на рисунке 9 следует, что система управления основными технологическими процессами сернокислотного производства четырехуровневая:
1. первый уровень – местное управление агрегатами, осуществляемое аппаратчиками с рабочих постов;
2. второй уровень – централизованное управление несколькими агрегатами, входящими в тот или иной технологический участок, осуществляемое старшим аппаратчиком;
3. третий уровень – централизованное управление несколькими участками, входящими в I и II (или III и IV) технологические линии сернокислотного производства;
4. четвертый уровень – управление с диспетчерского пункта всеми технологическими линиями сернокислотного производства, осуществляемое диспетчером.
Структурные схемы выполняются, как правило, на одном листе. Таблица с условными обозначениями (табл. 1) располагается на поле чертежа схемы над основной надписью. При большом числе условных обозначений продолжение таблицы помещают слева от основной надписи с тем же порядком заполнения.
Текстовую часть, помещенную на поле чертежа, располагают над основной надписью. Между текстовой и основной надписями не допускается помещать изображения, таблицы и т.п. Пункты пояснительного текста должны иметь сквозную нумерацию. Каждый пункт записывают с красной строки. Заголовок «Примечание» не пишут. В тексте и надписях не допускаются сокращения слов, за исключением общепринятых.
Размеры всех условных изображений не регламентируются и выбираются по усмотрению исполнителя с соблюдением одинаковых размеров для однотипных изображений.
В настоящее время для технологического контроля и автоматического управления широкое применение находят агрегатированные системы средств телемеханики, комплексы технических средств локальных измерительных и управляющих систем, агрегатированные системы контроля и регулирования, цифровые централизованные (SCADA-системы) и др. Такие комплексы выполняются на базе электронной вычислительной машины в специальном защищенном исполнении, как правило, имеющие «на борту» встроенные средства хранения данных, видео- и аудио-выходы, стандартный набор средств обмена цифровыми данными (USB, COM, LPT, RS-232, LAN-контроллеры, модемы и т.п.), а также небольшое количество каналов аналого-цифровых и цифро-аналоговых преобразователей и дискретных входов и выходов. Эти устройства позволяют реализовать практически любой закон управления, алгоритмы всевозможных преобразований и алгоритмы формирования управляющих воздействий.