Проектирование автоматизированных систем (стр. 8 из 11)

Комплексные системы позволяют реализовать следующие основные информационно-вычислительные функции АСУ ТП:

- сбор, первичную обработку и хранение информации;

- косвенные измерения параметров процесса и состояния технологического оборудования;

- сигнализацию состояния параметров технологического процесса и оборудования;

- расчет технико-экономических и эксплуатационных показателей технологического процесса и технологического оборудования;

- подготовку информации для вышестоящих и смежных систем и уровней управления;

- регистрацию параметров технологического процесса, состояний оборудования и результатов расчета;

- контроль и регистрацию отклонений параметров процесса и состояния оборудования от заданных;

- анализ срабатывания блокировок и защит технологического оборудования;

- диагностику и прогнозирование хода технологического процесса и состояния технологического оборудования;

- оперативное отображение информации и рекомендаций ведения технологического процесса и управления технологическим оборудованием;

- выполнение процедур автоматического обмена информацией с вышестоящими и смежными системами управления.

На базе мини-ЭВМ реализуются управляющие вычислительные комплексы (УВК), выполняющие различные функции, в том числе:

- регулирование отдельных параметров технологического процесса;

- однотактное логическое управление;

- каскадное регулирование;

- многосвязанное регулирование;

- программные и логические операции дискретного управления процессом и оборудованием;

- оптимальное управление установившимся режимом технологического процесса и работы оборудования;

- оптимальное управление переходным процессом;

- оптимальное управление технологическим объектом в целом.

В проекте автоматизации необходимо произвести выбор и компоновку агрегатированных комплексов технических средств и средств автоматизации, т.е. на базе типовых технических средств разработать структурную схему технологического контроля и управления определенными параметрами данного объекта автоматизации.

На структурной схеме агрегатированные и модульные элементы комплекса технических средств и средств автоматизации изображают в виде прямоугольников с указанием в них условных обозначений. Расшифровка этих обозначений с указанием их функций производится в таблице, помещенной на чертеже схемы. Связь между элементами схемы изображается линиями со стрелками, показывающими направление прохождения сигналов.

В качестве примера на рисунке 10 приведена упрощенная структурная схема технического обеспечения АСУ ТП доменной печи №9 Криворожского металлургического завода, построенная с использованием средств УВК. Доменная печь имеет конвейерную систему подачи материалов на колосник. Сбор информации о работе доменной печи, конвейерной системы, шихтоподачи и других систем осуществляется датчиками уровня (ДУ) в шихтовых и датчиками вида материала (ДВМ) в промежуточных бункерах, сигнализаторами (С) наличия и вида материалов на конвейерах переполнения печек и промежуточных воронок, датчиками давления и перепада давления (ДДПД) в отдельных полостях загрузочного устройства, датчиками утла поворота (ДУП) лотка загрузочного устройства, датчиками температуры (ДТ), датчиками расхода (ДР) и др.

Рисунок 10 – Упрощенная структурная схема АСУ ТП доменной печи №9 Криворожского металлургического завода:

ДНМ – датчики наличия материалов; ДУ – датчики уровня; ДВ – датчики массы; АШиК – анализаторы шихты и кокса; ВК – влагомер кокса; ДВМ – датчики вида материалов; ДРЛК – датчики разрыва лент конвейеров; ПВМБ – питатели для выдачи материалов из бункеров; ИМ – исполнительные механизмы; ДТ – датчики температуры; ДДПД – датчики давления или перепада давлений; ДР – датчики расхода; ДВл – датчики влажности; АДиГ – анализаторы дутья и газа; ДУП – датчики угла поворота; ТК – телекамеры; СТ – сигнальное табло; ВП – вторичные приборы; МС – мнемосхемы; КУ – ключи управления; РЗВД – ручные задатчики массы дозы; ЛСДМ – локальные системы дозирования материалов; ЛСР – локальные системы регулирования; БЦИЧ – блок цифровой индикации с частотными вводами; РДЗ – ручные дистанционные задатчики; ЦИ – цифровые индикаторы; ИПМ – индикаторы положения механизмов; ТВ – телевизоры; ЭВМ ШП – электронная вычислительная машина шихтоподачи (управляющая взвешиванием материалов и производительностью тракта ШП), ЦВУ СЦК – цифровое вычислительное устройство системы централизованного контроля (осуществляющее сбор и обработку первичной информации, расчет комплексных и удельных показателей работы печи, автоматическое заполнение отчетных документов); БЦР – блок цифровой регистрации; БЦИД – блок цифровой индикации с дискретными вводами; ЭВМ УХДП – электронная вычислительная машина, управляющая тепловым состоянием и ходом печи; ИТ – информационные табло; I – первый этап внедрения (пусковойкомплекс); II и III – соответственно второй и третий этапы внедрения.

Обработка и предоставление информации, стабилизация или изменение по заданной программе технологических параметров, ввод информации в УВМ и вывод рекомендаций по управлению ходом доменной печи и другие операции осуществляются с помощью технических средств централизованного контроля и управления работой доменной печи.

При разработке проектов автоматизации сложных технологических процессов с использованием агрегатированных комплексов вычислительной техники, требующих предварительного проведения научно-исследовательских экспериментальных работ в условиях действующего оборудования в период освоения проектных мощностей, следует предусматривать поэтапное выполнение монтажных работ и включение УВК в работу.

В общем случае можно рекомендовать следующее поэтапное включение УВК в работу:

1) пуск объекта с технологическим контролем и автоматическим управлением от локальных систем регулирования; в этот период уточняются динамические и статические характеристики объекта, устраняются ошибки монтажа и проекта, возможные дефекты технологического оборудования, стабилизируется технологический процесс и т.п. Отрабатываются программы и алгоритмы на УВМ без их подключения к действующему технологическому оборудованию;

2) подключение УВМ к действующему технологическому оборудованию и включение ее в режим «советчика» с выдачей эксплуатационному персоналу рекомендаций по управлению ходом работы доменной печи;

3) включение УВМ в режим автоматического управления объектом через системы локального регулирования.

При необходимости в проектах автоматизации приводятся структурные схемы отдельных комплексов технических средств и средств автоматизации.

4. Функциональная схемная проектная документация

4.1 Назначение функциональных схем, методика и общие принципы их выполнения

Функциональные схемы являются основным техническим документом, определяющим функционально-блочную структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления приборами и средствами автоматизации (в том числе средствами телемеханики и вычислительной техники).

Объектом управления в системах автоматизации технологических процессов является совокупность основного и вспомогательного оборудования вместе со встроенными в него запорными и регулирующими органами, а также энергии, сырья и других материалов, определяемых особенностями используемой технологии.

Задачи автоматизации решаются наиболее эффективно тогда, когда они прорабатываются в процессе разработки технологического процесса.

В этот период нередко выявляется необходимость изменения технологических схем с целью приспособления их к требованиям автоматизации, установленным на основании технико-экономического анализа проекта.

Создание эффективных систем автоматизации предопределяет необходимость глубокого изучения технологического процесса не только проектировщиками, но и специалистами монтажных, наладочных и эксплуатационных организаций.

При разработке функциональных схем автоматизации технологических процессов необходимо уточнить следующие вопросы:

1) какие способы и средства получения первичной информации о состоянии технологического процесса и оборудования будут применяться? (определяет номенклатуру датчиков);

2) каким образом будет осуществляться непосредственное воздействие на технологический процесс для управления им? (определяет номенклатуру исполнительных механизмов);

3) какие технологические параметры автоматизируемых процессов необходимо стабилизировать и в каких значениях? (номенклатура регулируемых параметров);

4) есть ли необходимость программного или зависимого управления? (номенклатура программ управления и управляющих зависимостей);

5) какие технологические параметры рабочих процессов и какие состояния технологического оборудования должны контролироваться и регистрироваться в обязательном порядке? (формирование единой базы данных).

Указанные задачи решаются на основании анализа условий работы технологического оборудования, выявленных законов и критериев управления объектом, а также требований, предъявляемых к точности стабилизации, контроля и регистрации технологических параметров, к качеству регулирования и надежности.

Функциональные задачи автоматизации, как правило, реализуются с помощью технических средств, включающих в себя: отборные устройства, средства получения первичной информации, средства преобразования и переработки информации, средства представления и выдачи информации обслуживающему персоналу, комбинированные, комплектные и вспомогательные устройства. Результатом составления функциональных схем являются: