Vývoj systému na automatické riadenie technologického systému. Vývoj automatizovaného riadiaceho systému pre technologický proces čistenia zemného plynu. kontrola aktuálnej hodnoty nameraného tlaku

Technologické parametre, objekty automatických riadiacich systémov. Koncepty snímačov a prevodníkov. Meniče posunu. Diferenciálne a mostové obvody na pripojenie senzorov. Senzory fyzikálnych veličín - teplota, tlak, mechanické sily, monitorovanie hladín médií. Klasifikácia a schémy hladinomerov. Metódy riadenia prietoku kvapalných médií. Prietokomery s premenlivou úrovňou a variabilným tlakovým rozdielom. Rotametre. Elektromagnetické prietokomery. Implementácia prietokomerov a rozsah.Spôsoby kontroly hustoty suspenzií. Manometrické, hmotnostné a rádioizotopové merače hustoty. Kontrola viskozity a zloženia suspenzií. Automatické granulometre, analyzátory. Vlhkomery pre produkty na obohacovanie uránu.

7.1 Všeobecné charakteristiky riadiacich systémov. Senzory a prevodníky

Automatické riadenie je založené na nepretržitom a presnom meraní vstupných a výstupných technologických parametrov procesu benefície.

Je potrebné rozlišovať medzi hlavnými výstupnými parametrami procesu (alebo konkrétneho stroja), ktoré charakterizujú konečný cieľ procesu, napríklad kvalitatívne a kvantitatívne ukazovatele spracovaných výrobkov, a medziľahlými (nepriamymi) technologickými parametrami, ktoré určujú podmienky procesu, prevádzkové režimy zariadenia. Napríklad pre postup ťažby uhlia v prípravku môžu byť hlavnými výstupnými parametrami výnos a obsah popola vyrobených produktov. Tieto ukazovatele sú zároveň ovplyvnené radom medziľahlých faktorov, napríklad výškou a voľnosťou lôžka v prípravku.

Okrem toho existuje množstvo parametrov, ktoré charakterizujú technický stav technologické vybavenie... Napríklad teplota ložísk technologických mechanizmov; parametre centralizovaného kvapalinového mazania ložísk; stav prekládkových uzlov a prvkov systémov na prepravu toku; prítomnosť materiálu na dopravnom páse; prítomnosť kovových predmetov na dopravnom páse, hladiny materiálu a kalu v kontajneroch; trvanie práce a prestoje technologických mechanizmov a pod.

Zvláštnu ťažkosť spôsobuje automatická on-line kontrola technologických parametrov, ktoré určujú vlastnosti surovín a spracovateľských produktov, ako je obsah popola, materiálové zloženie rudy, stupeň otvárania minerálnych zŕn, veľkosť zrna a frakčné zloženie materiálov, stupeň oxidácie povrchu zŕn atď. Tieto ukazovatele sú buď kontrolované s nedostatočnou presnosťou, alebo nie sú riadené vôbec.

S dostatočnou presnosťou sa kontroluje veľké množstvo fyzikálnych a chemických veličín, ktoré určujú režimy spracovania surovín. Patria sem hustota a iónové zloženie buničiny, objemové a hmotnostné prietoky technologických prúdov, činidiel, paliva, vzduchu; úrovne potravín v strojoch a prístrojoch, teplota okolia, tlak a vákuum v prístrojoch, vlhkosť potravín atď.

Rozmanitosť technologických parametrov a ich dôležitosť pri riadení procesov obohacovania si teda vyžaduje vývoj spoľahlivo fungujúcich riadiacich systémov, kde je online meranie fyzikálno-chemických veličín založené na rôznych princípoch.

Je potrebné poznamenať, že spoľahlivosť systémov riadenia parametrov určuje predovšetkým prevádzkyschopnosť systémov automatického riadenia procesov.

Automatické riadiace systémy sú hlavným zdrojom informácií v manažmente výroby, vrátane automatizovaných riadiacich systémov a systémov riadenia procesov.

Senzory a prevodníky

Hlavným prvkom systémov automatického riadenia, ktorý určuje spoľahlivosť a výkonnosť celého systému, je snímač, ktorý je v priamom kontakte s kontrolovaným prostredím.

Senzor je automatizačný prvok, ktorý prevádza monitorovaný parameter na signál vhodný na jeho zadanie do monitorovacieho alebo riadiaceho systému.

Typický automatický riadiaci systém spravidla obsahuje primárny merací prevodník (senzor), sekundárny prevodník, informačné (signálové) prenosové vedenie a záznamové zariadenie (obr. 7.1). Riadiaci systém má často iba citlivý prvok, prevodník, linku na prenos informácií a sekundárne (záznamové) zariadenie.

Senzor spravidla obsahuje citlivý prvok, ktorý sníma hodnotu meraného parametra, a v niektorých prípadoch ho prevádza na signál vhodný na diaľkový prenos do záznamového zariadenia a v prípade potreby do riadiaceho systému.

Príkladom snímacieho prvku môže byť membrána diferenčného tlakomeru, ktorý meria tlakový rozdiel na objekte. Pohyb membrány spôsobený silou z tlakového rozdielu sa pomocou prídavného prvku (prevodníka) prevádza na elektrický signál, ktorý sa ľahko prenáša do zapisovača.

Ďalším príkladom senzora je termočlánok, kde sú kombinované funkcie snímacieho prvku a prevodníka, pretože na studených koncoch termočlánku je generovaný elektrický signál, ktorý je úmerný nameranej teplote.

Podrobnejšie informácie o snímačoch konkrétnych parametrov budú popísané nižšie.

Meniče sa delia na homogénne a nehomogénne. Prvé majú rovnakú fyzickú povahu vstupných a výstupných hodnôt. Napríklad zosilňovače, transformátory, usmerňovače - prevádzajú elektrické veličiny na elektrické s inými parametrami.

Spomedzi heterogénnych najväčšiu skupinu tvoria prevodníky neelektrických veličín na elektrické (termočlánky, termistory, tenzometre, piezoelektrické prvky atď.).

Podľa typu výstupnej hodnoty sú tieto prevodníky rozdelené do dvoch skupín: generátorové s aktívnou elektrickou hodnotou na výstupe - EMF a parametrické - s pasívnou výstupnou hodnotou vo forme R, L alebo С.

Meniče posunu. Najrozšírenejšie sú parametrické prevodníky mechanického pohybu. Patria sem meniče R (odpor), L (indukčný) a C (kapacitný). Tieto prvky menia úmerne vstupnému výtlaku výstupnú hodnotu: elektrický odpor R, indukčnosť L a kapacitu C (obr. 7.2).

Indukčný menič môže byť vyrobený vo forme cievky so stredným bodom odpichu a piestom (jadrom) pohybujúcim sa vo vnútri.

Uvažované meniče sú zvyčajne pripojené k riadiacim systémom pomocou mostíkových obvodov. K jednému z ramien mosta je pripojený snímač posunu (obr. 7.3 a). Potom sa výstupné napätie (U out) odoberie z vrcholov most A-B, sa zmení, keď sa pracovná položka transformátora presunie a dá sa vyhodnotiť výrazom:

Napájacie napätie mostíka (napájanie U) môže byť konštantné (so Z i = R i) alebo striedavé (so Z i = 1 / (Cω) alebo Z i = Lω) prúdom s frekvenciou ω.

Termistory, napätie a fotorezistory je možné pripojiť k mostíkovému obvodu s prvkami R, t.j. prevodníky, ktorých výstupným signálom je zmena aktívneho odporu R.

Široko používaný induktívny menič je obvykle pripojený k mostíkovému obvodu striedavého prúdu tvoreného transformátorom (obr. 7.3 b). Výstupné napätie je v tomto prípade priradené k odporu R, zahrnutému v uhlopriečke mostíka.

Špeciálnu skupinu tvoria široko používané indukčné meniče-diferenciálny transformátor a ferodynamický (obr. 7.4). Jedná sa o generátorové prevodníky.

Výstupný signál (U out) týchto meničov je generovaný vo forme napätia striedavého prúdu, čo eliminuje potrebu používať premosťovacie obvody a ďalšie meniče.

Diferenciálny princíp tvorby výstupného signálu v prevodníku transformátora (obr. 6.4 a) je založený na použití dvoch navzájom prepojených sekundárnych vinutí. Tu je výstupný signál vektorovým rozdielom napätí vznikajúcich v sekundárnych vinutiach pri použití napájacieho napätia U pit, zatiaľ čo výstupné napätie nesie dve informácie: absolútnu hodnotu napätia - o veľkosti pohybu piesta a fáza - smer jeho pohybu:

Ū výstup = Ū 1 - Ū 2 = kX vstup,

kde k je koeficient proporcionality;

X vstup - vstupný signál (pohyb piestu).

Diferenciálny princíp tvorby výstupného signálu zdvojnásobuje citlivosť prevodníka, pretože keď sa piest pohybuje napríklad nahor, napätie v hornom vinutí (Ū 1) sa zvyšuje v dôsledku zvýšenia transformačného pomeru, napätie v dolnom vinutí (Ū 2) klesá o rovnakú hodnotu ...

Pre svoju spoľahlivosť a jednoduchosť sú diferenciálne transformátory široko používané v riadiacich a regulačných systémoch. Sú umiestnené v primárnych a sekundárnych prístrojoch na meranie tlaku, prietoku, hladín atď.

Ferrodynamické prevodníky (PF) uhlových posunov sú zložitejšie (obr. 7,4 b a 7,5).

Tu je vo vzduchovej medzere magnetického obvodu (1) umiestnené valcové jadro (2) s vinutím vo forme rámu. Jadro je osadené jadrami a je možné ho otáčať o malý uhol α v rozmedzí ± 20 °. Budiace vinutie meniča (w 1) je dodávané Striedavé napätie 12 - 60 V, čo má za následok magnetický tok, ktorý pretína oblasť rámu (5). Vo svojom vinutí sa indukuje prúd, ktorého napätie (Ū out), pričom ostatné veci sú rovnaké, je úmerné uhlu natočenia rámu (α in) a fáza napätia sa zmení, keď je rám otočený na jednu stranu alebo druhý z neutrálnej polohy (rovnobežne s magnetickým tokom).

Statické charakteristiky meničov PF sú znázornené na obr. 7.6.

Charakteristika 1 má prevodník bez predpätia (W cm). Ak je nulová hodnota výstupného signálu potrebná na získanie nie v priemere, ale v jednej z extrémnych polôh rámca, vinutie predpätia by malo byť zapojené do série s rámcom.

V tomto prípade je výstupný signál súčtom napätí odobratých z rámca a predpätého vinutia, ktoré zodpovedá charakteristike 2 alebo 2 ", ak zmeníte pripojenie predpínacieho vinutia na antifázu.

Dôležitou vlastnosťou ferrodynamického meniča je schopnosť meniť sklon charakteristiky. To sa dosiahne zmenou veľkosti vzduchovej medzery (8) medzi stacionárnymi (3) a pohyblivými (4) piestami magnetického obvodu ich zaskrutkovaním alebo odskrutkovaním.

Uvažované vlastnosti prevodníkov PF sa používajú pri konštrukcii relatívne zložitých riadiacich systémov s implementáciou najjednoduchších výpočtových operácií.

Všeobecné priemyselné senzory fyzikálnych veličín.

Účinnosť procesov obohacovania do značnej miery závisí od technologických režimov, ktoré sú zase určené hodnotami parametrov, ktoré tieto procesy ovplyvňujú. Rozmanitosť procesov obohacovania určuje veľký počet technologických parametrov, ktoré vyžadujú ich kontrolu. Na ovládanie niektorých fyzikálnych veličín stačí mať štandardný snímač so sekundárnym zariadením (napríklad termočlánok - automatický potenciometer), pre ostatné sú potrebné ďalšie zariadenia a prevodníky (merače hustoty, prietokomery, popolmetre atď.) ).

Medzi veľkým počtom priemyselných senzorov je možné rozlíšiť senzory, ktoré sú široko používané v rôznych odvetviach ako nezávislé zdroje informácií a ako súčasti zložitejších senzorov.

V tomto podsekcii budeme uvažovať o najjednoduchších bežných priemyselných snímačoch fyzikálnych veličín.

Teplotné snímače. Monitorovanie tepelných režimov prevádzky kotlov, sušiarní, niektorých trecích jednotiek strojov vám umožňuje získať dôležité informácie potrebné na riadenie prevádzky týchto predmetov.

Teplomery... Toto zariadenie obsahuje snímací prvok (tepelný balón) a indikačné zariadenie spojené kapilárnou trubicou a naplnené pracovnou látkou. Princíp činnosti je založený na zmene tlaku pracovnej látky v uzavretom systéme teplomerov v závislosti od teploty.

V závislosti od stavu agregácie pracovnej látky sa rozlišujú manometrické teplomery (kvapalina (ortuť, xylén, alkoholy), plyn (dusík, hélium) a para (nasýtená para nízkovriacej kvapaliny).

Tlak pracovnej látky je fixovaný manometrickým prvkom - rúrkovou pružinou, ktorá sa odvíja, keď tlak v uzavretom systéme stúpa.

V závislosti od typu pracovnej látky teplomera je rozsah merania teploty od - 50 o do +1300 o C. Zariadenia môžu byť vybavené signálnymi kontaktmi, záznamovým zariadením.

Termistory (termorezistencie). Princíp činnosti je založený na vlastnosti kovov alebo polovodičov ( termistory) zmenou teploty zmení svoj elektrický odpor. Táto závislosť pre termistory má tvar:

kde R. 0 – odpor vodiča pri T 0 = 293 0 K;

α Т - teplotný koeficient odporu

Citlivé kovové prvky sú vyrábané vo forme drôtových cievok alebo špirál, prevažne z dvoch kovov - medi (pre nízke teploty - do 180 ° C) a platiny (od -250 ° do 1300 ° C), umiestnených v kovovom ochrannom plášti .

Na registráciu regulovanej teploty je termistor ako primárny snímač pripojený k automatickému striedavému mostíku (sekundárne zariadenie), o tomto probléme bude diskutované nižšie.

Dynamicky môžu byť termistory reprezentované neperiodickým spojením prvého rádu s prenosovou funkciou W (p) = k / (Tp + 1), ak je časová konštanta senzora ( T) je oveľa menej ako časová konštanta predmetu regulácie (riadenia), je dovolené brať tento prvok ako proporcionálne prepojenie.

Termočlánky. Na meranie teplôt vo veľkých rozsahoch a nad 1000 ° C sa spravidla používajú termoelektrické teplomery (termočlánky).

Princíp činnosti termočlánkov je založený na účinku DC EMF na voľné (studené) konce dvoch odlišných spájkovaných vodičov (horúci spoj) za predpokladu, že sa teplota studených koncov líši od teploty spojenia. Veľkosť EMF je úmerná rozdielu medzi týmito teplotami a veľkosť a rozsah nameraných teplôt závisí od materiálu elektród. Elektródy s navlečenými porcelánovými korálkami sú umiestnené v ochrannom kovaní.

Termočlánky sú k záznamovému zariadeniu pripojené špeciálnymi termočlánkovými vodičmi. Ako záznamové zariadenie je možné použiť milivoltmetr s určitým odstupňovaním alebo automatický mostík DC (potenciometer).

Pri výpočte riadiacich systémov môžu byť termočlánky, podobne ako termistory, reprezentované ako aperiodické spojenie prvého poriadku alebo proporcionálne.

Priemysel vyrába rôzne druhy termočlánkov (tabuľka 7.1).

Tabuľka 7.1 Charakteristiky termočlánkov

Tlakové snímače. Snímače tlaku (vákuum) a rozdielového tlaku získal najširšiu aplikáciu v ťažobnom a spracovateľskom priemysle, a to ako všeobecné priemyselné senzory, tak aj ako súčasti komplexnejších riadiacich systémov pre také parametre, ako je hustota kalu, prietok média, hladina kvapalného média, viskozita suspenzie atď.

Meracie prístroje na meranie tlaku sa nazývajú manometre alebo tlakomery, na meranie vákuového tlaku (pod atmosférickým tlakom, vákuum) - pomocou vákuových manometrov alebo trakčných meradiel, na simultánne meranie prebytočného a vákuového tlaku - manovakuovými meradlami alebo trakčnými tlakomermi.

Najpoužívanejšími snímačmi sú pružinový typ (deformácia) s pružnými citlivými prvkami vo forme manometrickej pružiny (obr. 7.7 a), pružnou membránou (obr. 7.7 b) a pružným vlnovcom.

.

Na prenos údajov do záznamového zariadenia môže byť do manometrov zabudovaný snímač polohy. Obrázok ukazuje prevodníky (2) indukčných transformátorov, ktorých piesty sú spojené s citlivými prvkami (1 a 2).

Prístroje na meranie rozdielu medzi dvoma tlakmi (diferenciál) sa nazývajú manometre diferenčného tlaku alebo manometre diferenčného tlaku (obr. 7.8). Tu tlak pôsobí na snímací prvok z oboch strán, tieto zariadenia majú dve vstupné pripojenia na dodávanie vyšších (+ P) a nižších (-P) tlakov.

Diferenčné tlakomery možno rozdeliť do dvoch hlavných skupín: kvapalinové a pružinové. Podľa typu snímacieho prvku sú medzi pružinami najbežnejšie membránové (obr. 7.8a), vlnovce (obr. 7.8 b), medzi tekuté - zvonové (obr. 7.8 c).

Membránový blok (obr. 7.8 a) je obvykle naplnený destilovanou vodou.

Najcitlivejšie sú zvonové tlakomery, v ktorých je citlivým prvkom zvon čiastočne ponorený hlavou nadol v transformátorovom oleji. Používajú sa na meranie malých poklesov tlaku v rozsahu 0 - 400 Pa, napríklad na monitorovanie vákua v peciach sušiarní a kotolní.

Uvažované manometre diferenčného tlaku sú bez stupnice; kontrolovaný parameter je zaznamenávaný sekundárnymi zariadeniami, ktoré dostávajú elektrický signál z príslušných snímačov objemu.

Senzory mechanickej sily. Medzi tieto snímače patria snímače obsahujúce elastický prvok a snímač posunu, tenzometer, piezoelektrický a množstvo ďalších (obr. 7.9).

Princíp činnosti týchto senzorov je jasný z obrázku. Všimnite si toho, že snímač s elastickým prvkom môže pracovať so sekundárnym zariadením - kompenzátorom striedavého prúdu, snímač tenzometra - s AC mostíkom, piezometrický - s DC mostíkom. Tento problém bude podrobnejšie prediskutovaný v nasledujúcich častiach.

Senzor tenzometra je substrát, na ktorý je prilepených niekoľko závitov tenkého drôtu (špeciálna zliatina) alebo kovovej fólie, ako je znázornené na obr. 7,9b. Senzor je prilepený k citlivému prvku, ktorý vníma zaťaženie F, s orientáciou dlhej osi senzora pozdĺž línie pôsobenia riadenej sily. Týmto prvkom môže byť akákoľvek štruktúra pod vplyvom sily F pôsobiaca v rámci elastickej deformácie. Tenzometer tiež prechádza rovnakou deformáciou, pričom vodič snímača je predĺžený alebo skrátený pozdĺž dlhej osi jeho inštalácie. Ten vedie k zmene jeho ohmického odporu podľa vzorca R = ρl / S známeho z elektrotechniky.

Tu dodávame, že uvažované senzory je možné použiť na monitorovanie výkonu pásových dopravníkov (obrázok 7.10 a), meranie hmotnosti vozidiel (automobilov, železničných vagónov, obrázok 7.10 b), hmotnosti materiálu v bunkroch atď.

Hodnotenie výkonu dopravníka je založené na vážení konkrétnej časti pásu naplneného materiálom pri konštantnej rýchlosti jeho pohybu. Vertikálny pohyb vážiacej plošiny (2), upevnenej na elastických väzbách, spôsobený hmotnosťou materiálu na páse, sa prenáša na piest prevodníka indukčného transformátora (ITP), ktorý generuje informácie do sekundárneho zariadenia ( U von).

Na váženie železničných vagónov, naložených vozidiel, je vážiaca plošina (4) založená na tenzometrických blokoch (5), ktoré sú kovovými podperami s lepenými tenzometrami, u ktorých dochádza k pružnej deformácii v závislosti od hmotnosti predmetu váženia.

Materiál témy prednášky obsahuje obsah nasledujúcich otázok: štruktúra systému riadenia procesov; účel, ciele a funkcie systému riadenia procesov; príklady systémov riadenia informačných a riadiacich procesov; hlavné typy APCS; zloženie APCS.

Štruktúra systému riadenia procesov. Pozri tiež obsah prednášok 1, 2,3.

Pri stavbe nástrojov pre moderný priemysel automatizácia(zvyčajne vo forme automatizovaného systému riadenia procesov) sa používa hierarchická informačná štruktúra s využitím výpočtových zariadení rôznych kapacít na rôznych úrovniach. Približná všeobecná moderná štruktúra systému riadenia procesov je znázornená na obrázku 14.1:

IP - meracie prevodníky (snímače), IM - akčné členy, logický automat programovateľný v PLC, PLC - programovateľný (prispôsobiteľný) regulátor, INP - inteligentné meracie prevodníky, InIM - inteligentné akčné členy, Modem - modulátor / demodulátor signálu, TO - hardvér (hardvér, „hardvér“), IO - informačná podpora (databázy), softvér - softvér, KO - podpora komunikácie (sériový port a softvér). PEP - užívateľský softvér, PEP - softvér výrobcu, Ind - indikátor.

Obrázok 14.1 - Typický funkčný diagram moderného APCS.

V súčasnosti sa APCS obvykle implementujú podľa nasledujúcich schém:

    1-úrovňový (miestny systém) obsahujúci PLC alebo monoblokový konfigurovateľný ovládač (MNC) poskytujúci indikáciu a signalizáciu stavu monitorovaného alebo regulovaného TP na prednom paneli,

    2-stupňový (centralizovaný systém) vrátane:

    1. na nižšej úrovni je k nim pripojených niekoľko PLC so snímačmi a akčnými členmi,

      na najvyššej úrovni - jedna (možno niekoľko) operátorských (pracovných) staníc (automatizované pracovné stanice (AWP) operátora).

Pracovná stanica alebo AWP je zvyčajne počítač v špeciálnom priemyselnom dizajne so špeciálnym softvérom - systémom na zber a vizualizáciu údajov (SCADA -systémy).

APCS znázornené na obrázku 14.2

Obrázok 14.2 - Typický funkčný diagram jednoúrovňového automatického riadiaceho systému ACS.

Hlavné funkcie prvkov:

    príjem diskrétnych signálov z prevodníkov technologických zariadení,

    analógovo-digitálna konverzia (ADC) analógových signálov prichádzajúcich na vstupy z prevodníkov,

    škálovanie a digitálne filtrovanie údajov po ADC,

    spracovanie prijatých údajov podľa programu fungovania,

    generovanie (v súlade s programom) diskrétnych riadiacich signálov a ich dodávka do výkonných zariadení,

    digitálno-analógový prevod (DAC) výstupných informačných dát na výstupné analógové signály,

    dodávka riadiacich signálov do príslušných pohonov,

    ochrana proti strate výkonu v dôsledku zamrznutia procesora pomocou časovača strážneho psa,

    zachovanie výkonu v prípade dočasného výpadku napájania (v dôsledku neprerušiteľného napájania s batériou dostatočnej kapacity),

    monitorovanie výkonu senzorov a spoľahlivosti nameraných hodnôt,

    indikácia aktuálnych a integrálnych hodnôt nameraných hodnôt,

    riadiaca signalizácia stavu riadeného procesu,

    kontrolka a symbolová signalizácia stavu ovládača,

    možnosť konfigurovať (nastavovať parametre) prostredníctvom počítača pripojeného k špeciálnemu portu.

Prevodníky (Pr):

    prevod nameranej hodnoty (teplota, tlak, výtlak atď.) na súvislý alebo impulzný (pre vstupy počítajúce PLC) elektrický signál.

Výkonné zariadenia (IU):

    prevod riadiacich elektrických spojitých alebo impulzných signálov na mechanický pohyb pohonov, elektronická kontrola prúdu v silových obvodoch a pod.

Zodpovedajúce zariadenie (ak je to potrebné):

    galvanické alebo iné typy izolácie medzi PLC a pohonmi (IU),

    koordinácia prípustných hodnôt výstupného prúdu riadiacich kanálov PLC a prúdu potrebného na normálnu prevádzku DUT.

Ak je počet kanálov jedného PLC nedostatočný, použije sa distribuovaná schéma I / O pomocou iných (riadených, podriadených PLC) alebo ďalších I / O regulátorov (modulov).

Typický funkčný diagram jednej úrovneAPCSs distribuovanými I / O znázornené na obrázku 14.3 :

Obrázok 14.3 - Typický funkčný diagram jednej úrovne APCS s distribuovanými I / O

Typický funkčný diagram dvojúrovňového APCS je znázornený na obrázku 14.4.

Obrázok 14.4 - Typický funkčný diagram dvojúrovňového APCS

Všetky PLC a pracovné stanice sú zjednotené priemyselnou informačnou sieťou, ktorá zaisťuje nepretržitú výmenu dát. Výhody: umožňuje vám rozdeľovať úlohy medzi uzly systému, čím sa zvyšuje spoľahlivosť jeho prevádzky.

Hlavné funkcie nižšej úrovne:

    zber, elektrická filtrácia a signály ADC z prevodníkov (senzorov);

    implementácia miestnych ACS technologického postupu v rozsahu funkcií PLC jednoúrovňového systému;

    implementácia núdzovej a výstražnej signalizácie;

    organizácia systému ochrany a blokovania;

    výmena aktuálnych údajov s počítačom vyššej úrovne prostredníctvom priemyselnej siete na žiadosť počítača.

Hlavné funkcie najvyššej úrovne:

    vizualizácia stavu technologického postupu;

    súčasná registrácia charakteristík technologického postupu;

    prevádzková analýza stavu zariadenia a technologický postup;

    registrácia činností operátora, a to aj v prípade núdzových správ;

    archivácia a dlhodobé uchovávanie hodnôt protokolov technologického postupu;

    implementácia algoritmov „systému poradcov“;

    dozorný manažment;

    uchovávanie a údržba databáz:

    parametre technologických postupov,

    kritické parametre zariadenia,

    známky núdzových stavov technologický postup,

    zloženie operátorov, ktorí môžu so systémom pracovať (ich heslá),

Nižšia úroveň teda implementuje algoritmy zvládanie zariadenie, horné - riešenie strategických otázok prevádzky. Napríklad rozhodnutie o zapnutí alebo vypnutí čerpadla sa prijíma na hornej úrovni a dodávka všetkých potrebných riadiacich signálov, kontrola stavu čerpadla a implementácia blokovacieho mechanizmu sa vykonáva na nižšej úrovni.

Hierarchická štruktúra Systém riadenia procesu znamená:

    tok príkazov je smerovaný z najvyššej úrovne do spodnej časti,

    dolný reaguje na horný podľa svojich požiadaviek.

To zaisťuje predvídateľné správanie PLC v prípade poruchy hornej vrstvy alebo priemyselnej zbernice, pretože takéto chyby spodná vrstva vníma ako absenciu nových príkazov a požiadaviek.

Pri konfigurácii PLC je nastavené: do akého času po prijatí poslednej požiadavky PLC pokračuje v prevádzke, pričom zachováva posledný zadaný režim, po ktorom sa prepne do prevádzkového režimu potrebného pre túto núdzovú situáciu.

Štruktúru organizácie systému riadenia procesu určitej výroby betónu v závodoch na miešanie betónu možno podľa logiky stavby rozdeliť do dvoch hlavných úrovní:

    nižšia úroveň - úroveň implementácie úlohy na základe priemyselných regulátorov (PLC);

    horná úroveň je úroveň implementácie úlohy vizualizácie procesov, ktoré sa vyskytujú pri výrobe betónu v vsádzke (SCADA).

Na nižšej úrovni systém rieši nasledujúce hlavné úlohy:

    zbieranie primárnych informácií od výkonných jednotiek BSU;

    analýza zozbieraných informácií;

    vypracovanie logiky technologického postupu pri výrobe betónu s prihliadnutím na všetky moderné požiadavky;

    vydávanie kontrolných akcií výkonným zariadeniam.

Na najvyššej úrovni systém rieši ďalšie úlohy:

    vizualizácia hlavných technologických parametrov z miešačky (stav výkonných orgánov, aktuálna spotreba miešačky, hmotnosť dávkovaných materiálov atď.);

    archivácia všetkých parametrov výrobného procesu betónu;

    vydávanie príkazov na zásah výkonných orgánov BSU;

    vydávanie príkazov na zmenu parametrov vonkajších vplyvov;

    vývoj a skladovanie receptúr betónovej zmesi.

Vymenovanie systému riadenia procesov. A SUTP je navrhnutý tak, aby vyvíjal a implementoval riadiace akcie na objekte technologickej kontroly.

Objekt technologickej kontroly (APCS) je súbor technologických zariadení a sú na nich implementované v súlade s príslušnými pokynmi alebo predpismi technologického postupu na výrobu výrobkov, medziproduktov, výrobkov alebo energií,

Medzi objekty technologickej kontroly patria:

    technologické celky a zariadenia (skupiny strojov), ktoré implementujú nezávislý technologický postup;

    samostatná výroba (dielne, sekcie), ak má riadenie tejto výroby hlavne technologický charakter, to znamená, že spočíva v implementácii racionálnych režimov prevádzky prepojených technologických zariadení (jednotky, sekcie).

Spoločne fungujúce TOU a systém riadenia procesov, ktorý ich riadi, tvoria automatizovaný technologický komplex (ATC). V strojárstve a iných diskrétnych odvetviach fungujú flexibilné výrobné systémy (FPS) ako ATC.

Pojmy APCS, TOU a ATK by sa mali používať iba v daných kombináciách. Všetky ostatné riadiace systémy s riadením technologických zariadení nie sú ATC. Riadiaci systém v iných prípadoch (nie v ATC) nie je systém riadenia procesov atď. Automatizovaný systém riadenia procesov je organizačný a technický systém na správu objektu ako celku v súlade s prijatým kontrolným kritériom (kritéria), v ktorom sa zber a spracovanie potrebných informácií vykonáva pomocou počítačovej technológie.

Vyššie uvedené znenie zdôrazňuje:

    po prvé, použitie modernej počítačovej technológie v systéme riadenia procesov;

    za druhé, úloha osoby v systéme ako predmet práce, ktorá má zmysluplnú účasť na rozvoji rozhodnutí manažmentu;

    po tretie, že automatizovaný systém riadenia procesov je systém, ktorý spracúva technologické a technické a ekonomické informácie;

    po štvrté, že účelom fungovania systému riadenia procesu je optimalizovať činnosť technologického predmetu riadenia v súlade s prijatým kritériom (kritériami) riadenia vhodným výberom kontrolných opatrení.

Kontrolné kritérium v systéme riadenia procesov je to pomer, ktorý charakterizuje stupeň dosiahnutia cieľov kontroly (kvalita fungovania objektu technologického riadenia ako celku) a naberá rôzne číselné hodnoty v závislosti od použitých kontrolných akcií. Z toho vyplýva, že kritériom je spravidla technické a ekonomické kritérium (napríklad cena výstupného produktu v danej kvalite, výkon TOU pri danej kvalite výstupného produktu atď.) Alebo technický ukazovateľ (postup parameter, charakteristika výstupného produktu).

V prípade, že je TOU riadený APCS, všetok operatívny personál TOU zúčastňujúci sa na riadení a všetky kontroly stanovené v dokumentácii k APCS a interagujúce počas riadenia TOU sú súčasťou systému bez ohľadu na akým spôsobom (nová výstavba alebo modernizácia riadiaceho systému) bola vytvorená ATK.

Systém riadenia procesov je vytvorený investičnou výstavbou, pretože Bez ohľadu na rozsah dodávky je pre uvedenie do prevádzky potrebné v zariadení vykonať stavebné, montážne a uvedenie do prevádzky.

Systém riadenia procesov ako súčasť spoločný systém manažment priemyselného podniku je určený na účelové riadenie technologických procesov a zabezpečenie priľahlých a vyšších systémov riadenia prevádzkových a spoľahlivých technicko -ekonomických informácií. Systémy riadenia procesov vytvorené pre objekty hlavnej a (alebo) pomocnej výroby predstavujú nižšiu úroveň automatizovaných riadiacich systémov v podniku.

APCS je možné použiť na správu jednotlivých odvetví, ktoré zahŕňajú prepojené TOU, vrátane tých, ktoré sú riadené ich vlastnými nízkoúrovňovými APCS.

Pokiaľ ide o objekty s diskrétnou povahou výroby, flexibilné výrobné systémy môžu zahŕňať automatizované systémy na technologickú prípravu výroby (alebo im zodpovedajúce subsystémy) a technológiu navrhovania pomocou počítača (technológia CAD).

Organizácia interakcie APCS s vyššími úrovňami riadenia je daná prítomnosťou automatizovaného systému riadenia podniku (APCS) a automatizovaných systémov riadenia operačného dispečingu (ASODU) v priemyselnom podniku.

Pokiaľ sú k dispozícii, systém riadenia procesov spolu s nimi tvorí integrovaný automatizovaný riadiaci systém (IACS). V tomto prípade APCS prijíma úlohy a obmedzenia od príslušných subsystémov APCS alebo služieb podnikového manažmentu priamo alebo prostredníctvom OSODU (rozsah výrobkov alebo výrobkov, ktoré sa majú vyrábať, objem výroby, technické a ekonomické ukazovatele, charakterizácia kvality. fungovania ATC, informácie o dostupnosti zdrojov) a poskytuje školenia a prenos technických a ekonomických informácií potrebných na ich prevádzku do týchto systémov, najmä o výsledkoch prevádzky ATC, hlavných ukazovateľoch výrobkov, operačnom dopyte pokiaľ ide o zdroje, stav ATC (stav zariadenia, priebeh technologického postupu, jeho technické a ekonomické ukazovatele atď.),

Ak má podnik automatizované systémy na technickú a technologickú prípravu výroby, mala by byť zabezpečená potrebná interakcia systému riadenia procesov s týmito systémami. APCS od nich zároveň dostane technické, technologické a ďalšie informácie potrebné na zaistenie špecifikovaného výkonu technologických procesov a do uvedených systémov pošle aktuálne prevádzkové informácie potrebné pre ich fungovanie.

Pri vytváraní integrovaného systému riadenia kvality produktov v podniku pôsobia automatizované systémy riadenia procesov ako ich výkonné subsystémy, ktoré zaisťujú stanovenú kvalitu produktov TOU a prípravu prevádzkových faktických informácií o pokroku technologických procesov (štatistická kontrola atď.)

Ciele a funkcie systému riadenia procesov. Pri vytváraní systému automatizovaného riadenia procesov musia byť určené konkrétne ciele fungovania systému a jeho účel vo všeobecnej riadiacej štruktúre podniku.

Príklady takých Ciele môže slúžiť:

    úspora paliva, surovín, materiálu a ďalších výrobných zdrojov;

    zaistenie bezpečnosti prevádzky zariadenia;

    zlepšenie kvality výstupného produktu alebo zabezpečenie stanovených hodnôt parametrov výstupných produktov (produktu);

    zníženie nákladov na ľudskú prácu;

    dosiahnutie optimálneho zaťaženia (použitia) zariadenia;

    optimalizácia prevádzkových režimov technologických zariadení (vrátane spracovateľských trás v diskrétnych odvetviach) a pod.

Systém dosahuje dosiahnutie stanovených cieľov implementáciou ich všetkých funkcie.

Funkcia APCS je súbor systémových akcií, ktoré zaisťujú dosiahnutie konkrétneho kontrolného cieľa.

V tomto prípade sa súbor akcií systému chápe ako postupnosť operácií a postupov opísaných v prevádzkovej dokumentácii, vykonávaných prvkami systému na jeho implementáciu.

Konkrétnym cieľom fungovania APCS je cieľ fungovania alebo výsledok jeho rozkladu, pre ktorý je možné určiť kompletný súbor činností prvkov systému, dostatočný na dosiahnutie tohto cieľa.

Funkcie systému riadenia procesu podľa smeru pôsobenia (účel funkcie) sú rozdelené na hlavné a pomocné, a podľa obsahu týchto akcií - dňa riadiace a informačné.

TO hlavný Medzi (spotrebiteľské) funkcie systému riadenia procesov patria funkcie zamerané na dosiahnutie cieľov fungovania systému, vykonávanie kontrolných činností na TOU a (alebo) výmena informácií so susednými riadiacimi systémami. Spravidla obsahujú aj informačné funkcie, ktoré poskytujú obslužnému personálu ATK informácie potrebné na riadenie technologického postupu výroby.

TO dcérska spoločnosť Medzi funkcie systému riadenia procesov patria funkcie zamerané na dosiahnutie požadovanej kvality fungovania systému (spoľahlivosť, presnosť atď.) Systému, implementácia kontroly a riadenia jeho práce.

TO manažér funkcie systému riadenia procesu zahŕňajú funkcie, ktorých obsahom je vývoj a implementácia kontrolných akcií na zodpovedajúcom riadiacom objekte - TOU alebo jeho časti pre hlavné funkcie a na riadiacom systéme alebo jeho časti pre pomocné. Napríklad:

    základné riadiace funkcie;

    regulácia (stabilizácia) jednotlivých technologických veličín;

    jednokruhové logické riadenie operácií alebo zariadení (ochrana);

    programované logické riadenie technologických zariadení;

    optimálna kontrola TOU;

    adaptívne ovládanie TOU atď .;

    pomocné riadiace funkcie;

    rekonfigurácia počítačového komplexu (siete) systému riadenia procesov;

    núdzové vypnutie zariadenia APCS;

    prepínanie technické prostriedky Systém riadenia procesov pre núdzové napájanie atď.

TO informácie Funkcie APCS zahŕňajú funkcie, ktorých obsahom je prijatie a transformácia informácií o stave TOU alebo APCS a ich prezentácia susedným systémom alebo operačnému personálu ATC. Napríklad hlavné informačné funkcie:

    kontrola a meranie technologických parametrov;

    nepriame meranie parametrov procesu (vnútorné premenné, technické a ekonomické ukazovatele);

    príprava a prenos informácií do systémov ovládania snehu atď .;

    pomocné informačné funkcie:

    kontrola stavu zariadenia riadiaceho systému;

    stanovenie ukazovateľov charakterizujúcich kvalitu fungovania systému riadenia procesov alebo jeho častí (najmä prevádzkového personálu systému riadenia procesu) atď.

Hlavné typy APCS Rozlišuje dva režimy implementácie systémových funkcií: automatizované a auto- v závislosti od miery účasti ľudí na výkone týchto funkcií. Pre kontrolné funkcie je automatický režim charakterizovaný účasťou ľudí na vývoji (prijímaní) rozhodnutí a ich implementácii. V tomto prípade sa rozlišujú nasledujúce možnosti:

    « Manuálny»Režim, v ktorom sada technických prostriedkov poskytuje operačnému personálu riadiace a meracie informácie o stave TOU a výber a implementáciu kontrolných akcií na diaľku alebo na mieste vykonáva ľudský operátor;

    režim " poradca», V ktorom komplex technických prostriedkov rozvíja odporúčania pre manažment a rozhodnutie o ich použití implementujú operatívni pracovníci;

    « režim dialógu»Keď má obslužný personál možnosť opraviť formuláciu a podmienky problému vyriešeného komplexom technických prostriedkov systému pri vypracúvaní odporúčaní pre správu objektu;

    « auto režim“, V ktorom sa riadiaca funkcia vykonáva automaticky (bez zásahu človeka). Súčasne sa rozlišuje medzi:

    • režim nepriame ovládať, keď počítačové zariadenia zmenia nastavenia a (alebo) nastavenia miestnych systémov automatického riadenia (regulácie) ( dozorný alebo kaskádové ovládanie);

      režim priamy(priame) digitálne ovládanie ( NCU), keď riadiace počítačové zariadenie priamo ovplyvňuje akčné členy.

V deň informačných funkcií automatický režim implementácie umožňuje účasť ľudí na operáciách na prijímaní a spracovávaní informácií. V automatickom režime sú implementované všetky potrebné postupy spracovania informácií bezľudská účasť.

Pozrime sa podrobnejšie na schémy riadenia v systéme riadenia procesu.

Ovládanie v režime získavania údajov. Po fáze identifikácie je potrebné zvoliť schému riadenia TP, ktorá je spravidla zostavená s prihliadnutím na uplatňovanie zásad riadenia, ktoré určujú režim činnosti APCS. Najjednoduchšia a historicky prvá, ktorá sa objavila, bola schéma riadenia TP v režim zberu údajov... V tomto prípade je ACS pripojený k procesu spôsobom zvoleným procesným inžinierom (obrázok 14.5).

Premenné, ktoré zaujímajú procesného inžiniera, sa prevedú do digitálnej podoby, ktorú vstupný systém vníma a ukladá do pamäte PPK (počítač)... Hodnoty v tomto štádiu sú digitálne reprezentácie napätia generovaného snímačmi. Tieto hodnoty sú prevedené na technické jednotky podľa príslušných vzorcov. Napríklad na výpočet teploty meranej termočlánkom je možné použiť vzorec T = A * U 2 + B * U + C, kde U je napätie z výstupu termočlánku; A, B a C sú koeficienty. Výsledky výpočtu sú zaznamenané výstupnými zariadeniami systému riadenia procesu na následné použitie procesným technikom. Hlavným účelom zberu údajov je štúdium TA v rôznych podmienkach. Výsledkom je, že procesný inžinier dostane príležitosť zostaviť a (alebo) spresniť matematický model TP, ktorý je potrebné ovládať. Zber údajov nemá priamy vplyv na TP, zistil opatrný prístup k implementácii metód riadenia založených na použití počítačov. Aj v najkomplexnejších schémach riadenia TP sa však systém zberu údajov na účely analýzy a spresnenia modelu TP používa ako jeden z povinných kontrolných obvodov.

Obrázok 14.5 - Systém zberu údajov

Ovládanie poradcu operátora. Tento režim predpokladá, že ACS ako súčasť APCS pracuje v rytme TP v otvorenej slučke (v reálnom čase), t.j. výstupy systému riadenia procesov nie sú spojené s orgánmi riadenia TP. Kontrolné akcie v skutočnosti vykonáva technológ-operátor, ktorý prijíma pokyny z ovládacieho panela (obrázok 14.6).

Obrázok 14.6 - Systém riadenia procesu v režime poradcu operátora

Všetky potrebné kontrolné činnosti vypočíta PPC v súlade s modelom TP, výsledky výpočtu sú operátorovi predložené v tlačenej forme (alebo vo forme správ na displeji). Operátor riadi proces zmenou požadovaných hodnôt regulátorov. Regulátory sú prostriedkom na udržanie optimálnej kontroly TP a operátor plní úlohu sledovateľa a riadiaceho odkazu. Systém riadenia procesu plní úlohu zariadenia, ktoré operátora nezameniteľne a nepretržite vedie v úsilí optimalizovať proces.

Schéma systému poradcu sa zhoduje so schémou systému zberu a spracovania informácií. Spôsoby organizácie fungovania systému informačného poradenstva sú tieto:

    výpočet riadiacich činností sa vykonáva vtedy, keď sa parametre riadeného procesu líšia od špecifikovaných technologických režimov, ktoré sú iniciované dispečerským programom obsahujúcim podprogram na analýzu stavu kontrolovaného procesu;

    výpočet kontrolných akcií iniciuje operátor vo forme požiadavky, keď má operátor možnosť zadať dodatočné údaje potrebné na výpočet, ktoré nie je možné získať meraním parametrov riadeného procesu alebo obsiahnuté v systéme ako odkaz.

Tieto systémy sa používajú tam, kde je potrebný starostlivý prístup k formálnym rozhodnutiam. Je to spôsobené neistotou v matematickom popise riadeného procesu:

    matematický model úplne nepopisuje technologický (výrobný) proces, pretože zohľadňuje iba časť riadiacich a kontrolovaných parametrov;

    matematický model je primeraný riadenému procesu iba v úzkom rozsahu technologických parametrov;

    manažérske kritériá sú kvalitatívnej povahy a výrazne sa líšia v závislosti od veľkého počtu vonkajších faktorov.

Neistota popisu môže byť spôsobená nedostatočnými znalosťami technologického postupu alebo implementácia adekvátneho modelu bude vyžadovať použitie drahého PPC.

Vďaka veľkému množstvu a množstvu ďalších údajov je komunikácia operátora s ovládacím panelom vybudovaná vo forme dialógu. Alternatívne body sú napríklad zahrnuté v algoritme na výpočet technologického režimu, po ktorom môže proces výpočtu pokračovať podľa jednej z niekoľkých alternatívnych možností. Ak logika algoritmu dovedie proces výpočtu do určitého bodu, výpočet sa preruší a operátorovi sa odošle žiadosť o dodatočné informácie, na základe ktorých sa vyberie jeden z alternatívnych spôsobov pokračovania výpočtu. PPK v tomto prípade plní pasívnu úlohu spojenú so spracovaním veľkého množstva informácií a ich prezentáciou v kompaktnej forme a rozhodovacia funkcia je priradená operátorovi.

Hlavnou nevýhodou tejto schémy riadenia je neustála prítomnosť osoby v riadiacom obvode. Pri veľkom počte vstupných a výstupných premenných nemožno takúto kontrolnú schému použiť kvôli obmedzeným psychofyzickým schopnostiam osoby. Tento typ ovládania má však aj výhody. Spĺňa požiadavky na obozretný prístup k novým metódam riadenia. Režim poradcu poskytuje dobré príležitosti testovať nové modely TP; operátorom môže byť technologický inžinier, ktorý má z tohto procesu „dobrý pocit“. Určite nájde nesprávnu kombináciu nastavení, ktoré môže spôsobiť neúplne odladený program riadenia procesov. APCS môže navyše monitorovať výskyt núdzových situácií, takže operátor môže venovať väčšiu pozornosť práci s nastaveniami, zatiaľ čo APCS monitoruje väčší počet núdzových situácií ako operátor.

Dohľadový manažment. V tejto schéme sa systém riadenia procesu používa v uzavretej slučke, t.j. nastavenia pre regulátory nastavuje priamo systém (obrázok 14.7).

Obrázok 14.7 - Schéma kontroly dohľadu

Úlohou režimu supervízneho riadenia je udržať TP v blízkosti optimálneho prevádzkového bodu prostredníctvom operačného vplyvu na neho. To je jedna z hlavných výhod tohto režimu. Činnosť vstupnej časti systému a výpočet regulačných činností sa málo líši od prevádzky riadiaceho systému v režime poradcu. Po vypočítaných hodnotách požadovaných hodnôt sa však tieto hodnoty prevedú na hodnoty, ktoré je možné použiť na zmenu nastavení regulátorov.

Ak regulátory vnímajú napätie, musia byť hodnoty generované počítačom prevedené na binárne kódy, ktoré sa pomocou prevodníka digitálneho signálu na analógový prevedú na napätia zodpovedajúcej úrovne a znamienka. Optimalizácia TP v tomto režime sa napríklad vykonáva periodicky. raz za deň. Do koeficientov regulačnej slučky je potrebné zaviesť nové koeficienty. Operátor to robí prostredníctvom klávesnice alebo čítaním výsledkov nových výpočtov vykonaných na počítači vyššej úrovne. Potom je systém riadenia procesu schopný dlho fungovať bez vonkajšieho rušenia. Príklady systémov riadenia procesov v režime dohľadu.

    Správa automatizovaného systému prepravy a skladovania. Počítač vydá adresy regálových buniek a miestny automatizačný systém stohovacích žeriavov spracuje ich pohyb v súlade s týmito adresami.

    Ovládanie taviacej pece. Počítač generuje hodnoty nastavení pre elektrický režim a miestna automatizácia ovláda spínače transformátora podľa príkazov počítača.

    CNC stroje riadené interpolátorom.

Dozorné riadiace systémy pracujúce v režime dohľadového riadenia ( dozorca-riadiaci program alebo komplex programov, dispečerský program), je určený na organizovanie viacprogramového režimu prevádzky PPK a je dvojúrovňovým hierarchickým systémom so širokými možnosťami a zvýšenou spoľahlivosťou. Riadiaci program určuje poradie vykonávania programov a podprogramov a riadi načítanie zariadení ústredne.

V dozornom riadiacom systéme je časť parametrov riadeného procesu a riadenia logických príkazov riadená miestnymi automatickými regulátormi (AR) a PPK, pričom spracovávajú informácie o meraní, vypočítavajú a nastavujú optimálne nastavenia týchto regulátorov. Ostatné parametre sú riadené ústredňou v režime priameho digitálneho ovládania. Vstupnou informáciou sú hodnoty niektorých kontrolovaných parametrov namerané snímačmi DN miestnych regulátorov; monitorované parametre stavu riadeného procesu, merané snímačmi DK. Nižšia úroveň, priamo súvisiaca s technologickým procesom, tvorí lokálne regulátory jednotlivých technologických parametrov. Podľa údajov prijatých zo senzorov Dy a Dk prostredníctvom zariadenia na komunikáciu s objektom PPK generuje požadované hodnoty vo forme signálov, ktoré idú priamo na vstupy automatických riadiacich systémov.

Priame digitálne ovládanie. V NCU pochádzajú signály používané na ovládanie riadiacich orgánov priamo zo systému riadenia procesov a regulátory sú zo systému spravidla vylúčené. Koncept NCU vám v prípade potreby umožňuje nahradiť štandardné zákony regulácie tzv. optimálne s danou štruktúrou a algoritmom. Môže byť napríklad implementovaný algoritmus pre optimálny výkon atď.

Systém riadenia procesov vypočítava skutočné vplyvy a vysiela zodpovedajúce signály priamo do riadiacich orgánov. Diagram NCU je znázornený na obrázku 14.8.

Obrázok 14.8 - Schéma priameho digitálneho riadenia (NCU)

Nastavenia do ACS vkladá operátor alebo počítač, ktorý vykonáva výpočty na optimalizáciu postupu. Za prítomnosti systému NCU musí byť operátor schopný meniť nastavenia, ovládať niektoré vybrané premenné, meniť rozsahy prípustných zmien meraných veličín, meniť nastavenia a spravidla musí mať prístup k riadiacemu programu.

Jednou z hlavných výhod režimu NCU je schopnosť meniť riadiace algoritmy pre slučky jednoduchým vykonaním zmien v uloženom programe. Najzrejmejšia nevýhoda NTSU sa prejavuje v prípade zlyhania počítača.

Teda systémy priame digitálne ovládanie(NCU) alebo priame digitálne ovládanie (NCU, DDC). PPC priamo generuje optimálne riadiace akcie a pomocou príslušných prevodníkov prenáša riadiace príkazy na akčné členy. Režim priameho digitálneho ovládania umožňuje:

    vylúčiť miestne regulátory s konfigurovateľnou požadovanou hodnotou;

    uplatňovať efektívnejšie zásady regulácie a riadenia a zvoliť si najlepšiu možnosť;

    implementujte optimalizačné funkcie a prispôsobte sa zmenám vonkajšie prostredie a variabilné parametre riadiaceho objektu;

    znížiť náklady na Údržba a zjednotiť ovládacie prvky a ovládacie prvky.

Tento princíp ovládania sa používa v CNC strojoch. Obsluha musí byť schopná meniť požadované hodnoty, monitorovať výstupné parametre procesu, meniť rozsahy prípustných zmien premenných, meniť nastavenia, mať prístup k riadiacemu programu v takýchto systémoch, je jednoduchšie implementovať režimy spustenia a zastavovanie procesov, prechod z ručné ovládanie na automatické spínacie operácie pohonov. Hlavnou nevýhodou takýchto systémov je, že spoľahlivosť celého komplexu je daná spoľahlivosťou komunikačných zariadení s objektom a ovládacím panelom a v prípade poruchy objekt stratí kontrolu, čo vedie k nehode. Východiskom z tejto situácie je organizácia nadbytočnosti počítača, výmena jedného počítača za systém strojov atď.

Zloženie APCS. Výkon funkcií systému riadenia procesu sa dosahuje interakciou jeho nasledujúcich zložiek:

    technická podpora (TO),

    softvér (softvér),

    informačná podpora (IO),

    organizačná podpora (OO),

    operačný personál (OP).

Títo päť komponentov a tvorí zloženie systému riadenia procesu. Niekedy sa zvažujú aj iné typy softvéru, napríklad lingvistické, matematické, algoritmické, ale považujú sa za softvérové ​​komponenty atď.

Technická podpora APCS je kompletný súbor technických prostriedkov (vrátane počítačového vybavenia), dostatočných na prevádzku APCS a na to, aby systém mohol vykonávať všetky svoje funkcie. Poznámka. Regulačné orgány nie sú súčasťou TO APCS.

Komplex vybraných technických prostriedkov by mal poskytovať taký systém meraní v podmienkach fungovania APCS, ktorý naopak poskytuje potrebnú presnosť, rýchlosť, citlivosť a spoľahlivosť v súlade so špecifikovanými metrologickými, prevádzkovými a ekonomickými charakteristikami. Technické prostriedky je možné zoskupiť podľa prevádzkových charakteristík, riadiacich funkcií, informačných charakteristík, štrukturálnej podobnosti. Najpohodlnejšou je klasifikácia technických prostriedkov podľa informačných charakteristík. V súvislosti s vyššie uvedeným musí súbor technických prostriedkov obsahovať:

    prostriedky na získavanie informácií o stave riadiaceho objektu a prostriedky na vstup do systému (prevodníky vstupov, senzory) zabezpečujúce transformáciu vstupné informácie na štandardné signály a kódy;

    prostriedky na prechodnú konverziu informácií, ktoré poskytujú prepojenie medzi zariadeniami s rôznymi signálmi;

    prevodníky výstupu, prostriedky výstupu a riadenia informácií, prevádzanie informácií o strojoch do rôznych foriem potrebných na riadenie technologického postupu;

    prostriedky na tvorbu a prenos informácií zabezpečujúce pohyb informácií vo vesmíre;

    prostriedky na stanovovanie informácií, zaisťujúce pohyb informácií v čase;

    zariadenia na spracovanie informácií;

    prostriedky miestnej regulácie a kontroly;

    počítačové zariadenia;

    prostriedky na predkladanie informácií operačnému personálu;

    výkonné zariadenia;

    prostriedky na prenos informácií do susedných ACS a ACS iných úrovní;

    zariadenia, zariadenia na úpravu a kontrolu výkonu systému;

    dokumentačná technológia vrátane prostriedkov na vytváranie a ničenie dokumentov;

    kancelárske a archívne zariadenia;

    pomocné zariadenia;

    materiály a nástroje.

Pomocné technické prostriedky zabezpečujú implementáciu sekundárnych riadiacich procesov: kopírovanie, tlač, spracovanie korešpondencie, vytváranie podmienok pre bežnú prácu riadiaceho personálu, udržiavanie technických prostriedkov v dobrom stave a ich fungovanie. Vytvorenie štandardných APCS je v súčasnej dobe nemožné z dôvodu výraznej nezrovnalosti v organizačných systémoch riadenia podniku.

Technické prostriedky automatizovaného systému riadenia procesov musia spĺňať požiadavky GOST, ktoré sú zamerané na zaistenie rôznej kompatibility objektu automatizácie. Tieto požiadavky sú rozdelené do skupín.

    Informácie... Zaistite informačnú kompatibilitu technických prostriedkov navzájom a so servisným personálom.

    Organizačné... Štruktúra riadenia procesu, riadiaca technológia, technické prostriedky si musia navzájom zodpovedať pred a po implementácii APCS, pre ktoré je potrebné zabezpečiť:

Súlad štruktúr CTS - štruktúra správy objektov;

Automatizované vykonávanie základných funkcií, extrakcia informácií, prenos, spracovanie, výstup údajov;

    možnosť úpravy KTS;

    možnosť vytvárania organizačných systémov na monitorovanie práce CCC;

    možnosť vytvárania systémov personálneho riadenia.

3. Matematické. Vyrovnanie nezrovnalostí v práci technických prostriedkov s informáciami je možné vykonať pomocou programov na transkódovanie, preklad a pretváranie rozložení. To vedie k nasledujúcim požiadavkám na softvér:

    rýchle riešenie hlavných úloh APCS;

    zjednodušenie komunikácie medzi personálom a CCC;

    možnosť informačného dokovania rôznych technických prostriedkov.

4. Technické požiadavky:

    požadovaný výkon pre včasné riešenie úloh automatizovaného systému riadenia procesov;

    prispôsobivosť podmienkam vonkajšieho prostredia podniku;

    spoľahlivosť a udržiavateľnosť;

    používanie štandardizovaných, komerčne dostupných blokov;

    jednoduchosť prevádzky a údržby;

    technická kompatibilita fondov na základe spoločného prvku a základne návrhu;

    požiadavky na ergonómiu, technickú estetiku.

5. Ekonomický požiadavky na technické prostriedky:

    minimálna kapitálová investícia na vytvorenie CTS;

    minimálne výrobné oblasti pre umiestnenie CTS;

    minimálne náklady na pomocné zariadenia.

6. Spoľahlivosť APCS. Pri zvažovaní technickej podpory sa zvažuje aj otázka spoľahlivosti APCS. V takom prípade je potrebné vykonať štúdiu APCS a zdôrazniť nasledujúce body:

    zložitosť (veľký počet rôznych technických prostriedkov a personálu);

    multifunkčnosť;

    viacsmerové používanie prvkov v systéme;

    množstvo režimov zlyhania ( príčiny, efekty);

    vzťah medzi spoľahlivosťou a ekonomickou efektívnosťou;

    závislosť spoľahlivosti od technickej prevádzky;

    závislosť spoľahlivosti od CTS a štruktúry algoritmov;

8) vplyv personálu na spoľahlivosť.

Úroveň prevádzkovej spoľahlivosti APCS je určená takými faktormi, ako sú:

    zloženie a štruktúra použitých technických prostriedkov;

    režimy, parametre údržby a obnovy;

    prevádzkové podmienky systému a jeho jednotlivých komponentov;

Softvér APCS je súbor programov a dokumentácie operačného softvéru, ktoré sú potrebné na implementáciu funkcií automatizovaného riadiaceho systému technologický postupšpecifikovaný režim fungovania komplexu technických prostriedkov systému riadenia procesu.

Softvér APCS je rozdelený na generál softvér (OPO) a špeciálne softvér (SPO).

TO spoločný Softvér systému riadenia procesov obsahuje časť softvéru, ktorá je dodávaná s počítačovým vybavením alebo je kúpená pripravená v špecializovaných fondoch algoritmov a programov. OPO APCS zahŕňa programy používané na vývoj programov, zostavovanie softvéru, organizáciu fungovania počítačového komplexu a ďalšie pomocné a štandardné programy (napríklad organizovanie programov, preklad programov, knižnice štandardných programov atď.). OPO APCS vyrábajú a dodávajú vo forme výrobkov na priemyselné a technické účely výrobcovia zariadení BT (pozri bod 1.4.7).

TO špeciálne Softvér APCS zahŕňa tú časť softvéru, ktorá je vyvinutá pri vytváraní konkrétneho systému (systémov), a obsahuje programy na implementáciu hlavného (riadiaceho a informačného) a pomocného (zabezpečenie stanoveného fungovania systému CTS, kontrola správnosti informácií) vstup, monitorovanie prevádzky systému CTS atď.) funkcií systému riadenia procesov. Špeciálny softvér pre systém riadenia procesov je vyvinutý na základe a pomocou softvéru. Jednotlivé programy alebo softvér s otvoreným zdrojovým kódom pre systém riadenia procesov ako celok je možné vyrábať a dodávať vo forme softvéru ako výrobky na priemyselné a technické účely.

Softvér obsahuje všeobecný softvér dodávaný s počítačovým vybavením vrátane organizovania programov, dispečerských programov, prekladateľských programov, operačných systémov, knižníc štandardných programov, ako aj špeciálneho softvéru, ktorý implementuje funkcie konkrétneho systému, zaisťuje funkčnú KTS vrátane hardvéru.

Matematická, algoritmická podpora. Ako viete, model je obraz objektu výskumu, ktorý zobrazuje základné vlastnosti, vlastnosti, parametre, vzťahy objektu. Jednou z metód na štúdium procesov alebo javov v systéme automatizovaného riadenia procesov je metóda matematického modelovania, t.j. budovaním ich matematických modelov a analýzou týchto modelov. Druh matematického modelovania je simulácia, ktorá využíva priamu substitúciu čísel, ktoré simulujú vonkajšie vplyvy, parametre a procesné premenné pomocou UVC. Na vykonanie simulačných štúdií je potrebné vyvinúť algoritmus. Algoritmy používané v APCS sa vyznačujú nasledujúcimi funkciami:

    dočasné prepojenie algoritmu s riadeným procesom;

    ukladanie pracovných programov do operačnej pamäte UVK pre prístup k nim kedykoľvek;

    prebytok podielu logických operácií;

    rozdelenie algoritmov na funkčné časti;

    implementácia algoritmov zdieľania času v UVK.

Keď sa vezme do úvahy časový faktor v riadiacich algoritmoch, dochádza k potrebe fixovať čas príjmu informácií do systému, čas vydávania správ operátorom na vytvorenie riadiacich akcií a predpovedanie stavu riadiaceho objektu. Je potrebné zabezpečiť včasné spracovanie signálov z UVC spojených s riadeným objektom. To sa dosiahne zostavením najefektívnejších algoritmov z hľadiska rýchlosti implementovaných na vysokorýchlostnom UVK.

Druhá vlastnosť algoritmov APCS znamená prísne požiadavky na množstvo pamäte potrebnej na implementáciu algoritmu, na koherenciu algoritmu.

Tretia vlastnosť algoritmov je daná skutočnosťou, že technologické procesy sú riadené na základe rozhodnutí prijatých na základe výsledkov porovnávania rôznych udalostí, porovnávania hodnôt parametrov objektu, kontroly plnenia rôznych podmienok a obmedzení.

Použitie štvrtej vlastnosti algoritmov ACS TP umožňuje vývojárovi formulovať niekoľko systémových úloh a potom kombinovať vyvinuté algoritmy pre tieto úlohy do jedného systému. Stupeň prepojenia medzi úlohami APCS môže byť rôzny a závisí od konkrétneho riadiaceho objektu.

Aby sa vzala do úvahy piata funkcia riadiacich algoritmov, je potrebné vyvinúť operačné systémy v reálnom čase a naplánovať postupnosť zavádzacích modulov, ktoré implementujú algoritmy úloh automatizovaného systému riadenia procesov, ich vykonávanie v závislosti od priorít.

Vo fáze vývoja automatizovaného systému riadenia procesov sú vytvorené meracie informačné systémy, ktoré poskytujú úplné a včasné riadenie prevádzkového režimu jednotiek, čo vám umožňuje analyzovať priebeh technologického procesu a urýchliť riešenie optimálnych problémov s riadením. . Funkcie centralizovaných riadiacich systémov sa obmedzujú na riešenie nasledujúcich úloh:

    stanovenie aktuálnych a predpovedaných hodnôt veličín;

    stanovenie ukazovateľov, ktoré závisia od počtu nameraných hodnôt;

    zisťovanie udalostí, ktoré sú porušením a poruchami vo výrobe.

Obecný model problému pri posudzovaní aktuálnych hodnôt meraných veličín a z nich vypočítaného TPE v systéme centralizovaného riadenia je možné reprezentovať nasledovne: nastaví sa množina veličín a indikátorov, ktoré je potrebné určiť v riadiacom objekte , je indikovaná požadovaná presnosť ich vyhodnotenia, existuje sada senzorov, ktoré sú nainštalované na automatizovanom objekte. Potom je všeobecný problém hodnotenia hodnoty jednotlivej veličiny formulovaný nasledovne: pre každú jednotlivú veličinu je potrebné nájsť skupinu senzorov, frekvenciu ich pollingu a algoritmus na spracovanie signálov prijatých z nich ako výsledkom čoho je hodnota tejto veličiny stanovená s danou presnosťou.

Na riešenie problémov v automatizovanom systéme riadenia procesov sa používajú matematické metódy ako lineárne programovanie, dynamické programovanie, optimalizačné metódy, konvexné programovanie, kombinatorické programovanie a nelineárne programovanie. Metódy na zostavenie matematického popisu objektu sú metóda Monte Carlo, matematická štatistika, teória plánovania experimentov, teória v poradí, teória grafov, systémy algebraických a diferenciálnych rovníc.

Informačná podpora APCS obsahuje: zoznam a charakteristiky signálov, ktoré charakterizujú stav ATC:

    Opis zásad (pravidiel) klasifikácie a kódovania informácií a zoznam klasifikačných zoskupení,

    popisy informačných polí, formy dokumentov pre video rámce používané v systéme,

    normatívne referenčné (podmienečne konštantné) informácie používané počas prevádzky systému.

Časť organizačné zabezpečenie APCS obsahuje popis APCS (funkčná, technická a organizačná štruktúra systému) a pokyny pre prevádzkový personál, potrebné a dostatočné na jeho fungovanie ako súčasť ATC.

Organizačná podpora obsahuje popis funkčných, technických, organizačných štruktúr systému, pokyny a predpisy pre prevádzkový personál o práci APCS. Obsahuje súbor pravidiel a predpisov, ktoré zaisťujú požadovanú interakciu prevádzkového personálu navzájom a so súborom nástrojov.

Organizačná štruktúra riadenia je teda vzťahom medzi ľuďmi zapojenými do prevádzky zariadenia. Personál zapojený do prevádzkového riadenia udržiava technologický proces v súlade so špecifikovanými normami, zabezpečuje implementáciu plánu výroby, kontroluje prevádzku technologických zariadení a monitoruje podmienky bezpečného priebehu procesu.

Prevádzkový personál APCS zaisťuje správne fungovanie CCS APCS, vedie záznamy a správy. APCS prijíma výrobné úlohy od vyššej úrovne riadenia, kritérií pre implementáciu týchto úloh, prenosu informácií o plnení úloh, kvantitatívnych a kvalitatívnych ukazovateľov produktov a fungovania automatizovaného technologického komplexu na vyššie úrovne riadenia.

Na analýzu Organizačná štruktúra a určenie optimálnej konštrukcie vnútorných vzťahov pomocou metód skupinovej dynamiky. V tomto prípade sa spravidla používajú metódy a techniky sociálnej psychológie. Vykonané štúdie umožnili sformulovať požiadavky potrebné na organizáciu skupiny prevádzkových technologických pracovníkov:

    všetky výrobné informácie by sa mali prenášať iba prostredníctvom manažéra;

    jeden podriadený by nemal mať viac ako jedného bezprostredného nadriadeného;

    vo výrobnom cykle medzi sebou informačne interagujú iba podriadení jedného manažéra.

Oddelenia údržby vykonávajú práce vo všetkých fázach vytvárania automatizovaného systému riadenia procesov (návrh, implementácia, prevádzka), ich hlavné funkcie sú:

Zabezpečenie prevádzky systémov v súlade s pravidlami a požiadavkami technickej dokumentácie;

    zabezpečenie súčasných a plánovaných opráv technických prostriedkov APCS;

    vedenie spolu s vývojármi testovania systému automatizovaného riadenia procesov;

    vykonávanie výskumu s cieľom určiť ekonomickú efektívnosť systému;

    vývoj a implementácia opatrení pre ďalší rozvoj systému;

Pokročilé školenie zamestnancov služby APCS, štúdium a zovšeobecnenie prevádzkových skúseností. Na plnenie funkcií musí byť technológovi a operátorovi predložená technická a softvérová ponuka

znamená, že v závislosti od charakteristík technologického postupu sa poskytujú požadované sady nasledujúcich informačných správ:

    indikácia nameraných hodnôt parametrov na výzvu;

    indikácia a zmena stanovených limitov riadenia parametrov procesu;

    zvuková signalizácia a indikácia odchýlok parametrov nad rámec regulačných limitov;

    zvuková signalizácia a indikácia odchýlok rýchlosti zmeny parametrov od nastavených hodnôt;

    zobrazenie stavu technologického postupu a zariadenia na diagrame riadiaceho objektu;

    registrácia tendencií zmeny parametrov;

    operatívna registrácia porušení technologického postupu a činností operátora.

Informačná podpora(A O TOM) obsahuje systém na kódovanie technologických a technických a ekonomických informácií, referenčných a prevádzkových informácií, obsahuje opis všetkých signálov a kódov používaných na komunikáciu technických prostriedkov. Použité kódy musia obsahovať minimálny počet znakov, mať logickú štruktúru a spĺňať ďalšie požiadavky na kódovanie. Formy výstupných dokumentov a informačných vyhlásení by nemali spôsobovať ťažkosti s ich používaním.

Pri vývoji a implementácii systému IO ACS TP je potrebné vziať do úvahy zásady organizácie riadenia procesu, ktoré zodpovedajú nasledujúcim fázam.

    Stanovenie subsystémov APCS a typov rozhodnutí manažmentu, pre ktoré je potrebné poskytnúť vedecké a technické informácie. Výsledky tejto fázy sa používajú na určenie optimálnej štruktúry informačných polí, na identifikáciu charakteristík očakávaného toku požiadaviek.

    Stanovenie hlavných skupín spotrebiteľov informácií. Spotrebitelia informácií sú klasifikovaní podľa účasti na príprave a adopcii rozhodnutia manažmentu spojené s organizáciou technologického postupu. Zhromažďovanie informácií sa vykonáva s prihliadnutím na typy úloh vyriešené v procese riadenia. Spotrebiteľ môže získať informácie o súvisiacich technologických oblastiach a sú vytvorené podmienky na redistribúciu informácií v prípade zmeny potrieb.

    Štúdium informačných potrieb.

    Štúdium tokov vedeckých a technických informácií požadovaných pre riadenie procesov, je založená na výsledkoch analýzy manažérskych úloh. Spolu s prúdmi dokumentárnych informácií sú analyzované aj skutočnosti odrážajúce skúsenosti tohto a podobných podnikov.

    Vývoj systémov na získavanie informácií pre riadenie procesov.

Automatizované systémy sa vyznačujú procesmi spracovania informácií - transformácia, prenos, ukladanie, vnímanie. Pri riadení technologického postupu sa prenášajú informácie a riadiaci systém spracováva vstupné informácie do výstupných informácií. Súčasne je potrebná kontrola a regulácia, ktoré spočívajú v porovnávaní informácií o výsledkoch predchádzajúceho stupňa činnosti s informáciami zodpovedajúcimi podmienkam na dosiahnutie cieľa, v posúdení nesúladu medzi nimi a vo vývoji korekčného výstupného signálu. Nesúlad je spôsobený vnútornými a vonkajšími rušivými vplyvmi náhodnej povahy. Proces prenosu informácií predpokladá prítomnosť zdroja informácií a prijímača.

Na zaistenie účasti ľudí na kontrole technologického postupu je potrebné informácie zdokumentovať. Následné analýzy vyžadujú akumuláciu surových štatistických údajov zaznamenávaním stavov a hodnôt parametrov procesu v priebehu času. Na základe toho sa kontroluje súlad s technologickým procesom, kvalita výrobku, monitoruje sa činnosť personálu v núdzových situáciách a hľadá sa spôsob, ako tento proces zlepšiť.

Pri vývoji informačnej podpory pre ACS TP spojenej s dokumentáciou a registráciou je potrebné:

    určiť typ registrovaných parametrov, miesto a formu registrácie;

    vyberte časový faktor registrácie;

    minimalizovať počet registrovaných parametrov z dôvodov nevyhnutnosti a dostatočnosti pre operačné akcie a analýzy;

    zjednotiť formáty dokumentov, ich štruktúru;

    zadajte špeciálne údaje;

    vyriešiť otázky klasifikácie dokumentov a trás ich pohybu;

    určiť množstvo informácií v dokumentoch, určiť miesto a podmienky uchovávania dokumentov.

Systém musí prenášať informačné toky v komunikačných kanáloch APCS s požadovanou kvalitou informácií z miesta jeho vzniku do miesta jeho príjmu a použitia. Na tento účel musia byť splnené nasledujúce požiadavky:

    včasnosť dodania informácií;

    vernosť prenosu - žiadne skreslenie, strata;

    spoľahlivosť fungovania;

    jednota času v systéme;

    možnosť technickej implementácie;

    zabezpečenie ekonomickej prijateľnosti požiadaviek na informácie. Okrem toho by mal systém poskytovať:

    regulácia informačných tokov;

    možnosť uskutočňovania vonkajších vzťahov;

    možnosť rozšírenia APCS;

    uľahčenie účasti ľudí na analýze a kontrole procesu.

Medzi hlavné charakteristiky toku informácií patrí:

    riadiaci objekt (zdroj informácií);

    účel informácií;

    informačný formát;

    charakteristiky objemového prietoku;

    frekvencia výskytu informácií;

    predmet využívajúci informácie.

V prípade potreby sú charakteristiky prietoku podrobne uvedené:

    druh informácií;

    názov kontrolovaného parametra;

    rozsah variácií parametra v čase;

    počet parametrov rovnakého mena na objekte;

    podmienky zobrazovania informácií;

    rýchlosť generovania informácií.

Medzi hlavné informačné charakteristiky komunikačného kanála patria:

    umiestnenie začiatku a konca komunikačného kanála;

    forma prenášaných informácií;

    štruktúra prenosových kanálov - snímač, kodér, modulátor, komunikačná linka, demodulátor, dekodér, zobrazovacie zariadenie;

    typ komunikačného kanála - telefónny, mechanický;

    prenosová rýchlosť a objem informácií;

    spôsoby transformácie informácií;

    šírka pásma kanála;

    hlasitosť a kapacita komunikačného kanála;

    odolnosť proti hluku;

    nadbytočnosť informácií a hardvéru kanála;

    spoľahlivosť komunikácie a prenosu cez kanál;

    úroveň útlmu signálu v kanáli;

    informačná koordinácia prepojení kanála;

    mobilita prenosového kanála.

K APCS je možné pridať časový údaj informácií, ktorý predpokladá jednotný časový systém s centralizovanou referenčnou stupnicou. Charakteristickým znakom informačných odkazov APCS je akcia v reálnom čase. Použitie jednotného systému referenčného času zaisťuje nasledujúce úlohy:

    dokumentovanie času prijatia, prenosu informácií;

    zaznamenávanie udalostí vyskytujúcich sa v APCS;

    analýza výrobných situácií podľa času (poradie prijatia, trvanie);

    účtovanie času prechodu informácií komunikačnými kanálmi a času spracovania informácií;

    správa postupnosti príjmu, prenosu, spracovania informácií;

    nastavenie postupnosti kontrolných akcií v rámci jedného časového rozsahu;

    zobrazenie jedného času v oblasti prevádzky APCS.

Pri vytváraní automatizovaného systému riadenia procesov je hlavná pozornosť venovaná signálom spojeným s interakciou jednotlivých prvkov. Signály interakcie človeka s technickými prostriedkami a niektorých technických prostriedkov s inými technickými prostriedkami sú predmetom štúdia. V tejto súvislosti sa zvažujú nasledujúce skupiny signálov a kódov:

Prvou skupinou sú štylizované jazyky, ktoré poskytujú ekonomické zadávanie údajov do technických prostriedkov a ich výstup operátorovi. Podľa povahy informácií sa rozlišujú technické a ekonomické údaje.

Druhá skupina rieši problémy prenosu dát a dokovania technických prostriedkov. Tu je hlavným problémom vernosť prenosu správ, na ktorý sa používajú kódy na opravu chýb. Informačná kompatibilita technických prostriedkov je zaistená inštaláciou ďalšieho porovnávacieho zariadenia pomocou pomocných programov na transkódovanie údajov.

Treťou skupinou sú strojové jazyky. Binárne kódy sa zvyčajne používajú s prvkami zabezpečenia údajov v digitálnom module s pridaním kontrolnej číslice.

Všeobecné technické požiadavky na automatizované systémy riadenia procesov pre informačnú podporu:

    maximálne zjednodušenie kódovania informácií vďaka označeniu kódu a opakovaciemu kódu;

    zabezpečenie jednoduchosti dekódovania výstupných dokumentov a formulárov;

3) informačná kompatibilita APCS s priľahlými systémami z hľadiska obsahu, kódovania a formy prezentácie informácií;

4) možnosť vykonania zmien v predtým odoslaných informáciách;

5) zaistenie spoľahlivosti výkonu funkcií systému v dôsledku informačnej odolnosti voči hluku.

Personál APCS interaguje s CCC, vníma a zadáva technologické a ekonomické informácie. Okrem toho operátor interaguje s inými operátormi a pracovníkmi vyššej úrovne. Na uľahčenie týchto odkazov sa prijímajú opatrenia na formalizáciu informačných tokov, ich kompresiu a zefektívnenie. Počítač prenáša informácie na obsluhu vo forme svetelných signálov, obrázkov, vytlačených dokumentov, zvukových signálov.

Keď operátor interaguje s UVK, je potrebné zabezpečiť:

Vizuálne zobrazenie funkčného a technologického diagramu riadiaceho objektu, informácie o jeho stave v rozsahu funkcií priradených operátorovi;

    zobrazenie spojenia a charakteru interakcie riadiaceho objektu s vonkajším prostredím;

    signalizácia porušení predpisov v prevádzke zariadenia;

Rýchla identifikácia a odstránenie chýb.

Oddelené skupiny prvkov, ktoré sú najdôležitejšie pre ovládanie a správu objektu, sa zvyčajne rozlišujú podľa veľkosti, tvaru a farby. Technické prostriedky používané na automatizáciu riadenia umožňujú zadávanie informácií iba v určitej vopred určenej forme. To vedie k potrebe kódovať informácie. Výmena údajov medzi funkčnými blokmi riadiaceho systému by sa mala vykonávať s úplnými sémantickými správami. Správy sa prenášajú v dvoch oddelených tokoch údajov: informácie a kontrola.

Signály toku informácií sú rozdelené do skupín:

    meraný parameter;

    rozsah merania;

    stavy funkčných blokov systému;

    adresy (patriace meranému parametru do určitého bloku);

  • služba.

Na ochranu pred chybami pri výmene informácií prostredníctvom komunikačných kanálov na vstupe a výstupe zariadenia by sa mali používať nadbytočné kódy s ich paritou, cyklickosťou, iteráciou a opakovateľnosťou. Otázky informačnej bezpečnosti súvisia so zaistením spoľahlivosti riadiaceho systému, foriem prezentácie informácií. Informácie musia byť chránené pred skreslením a zneužitím. Metódy ochrany informácií závisia od vykonaných operácií, od použitého zariadenia

Operačný personál APCS pozostáva z technológov operátora ATC, ktorí riadia prevádzku a riadenie TOU pomocou informácií a odporúčaní pre racionálne riadenie vyvinutých automatizačnými systémami APCS, a prevádzkového personálu APCS, ktorý zaisťuje správne fungovanie hardvérového a softvérového komplexu APCS. Personál údržby nie je súčasťou prevádzkového personálu systému riadenia procesov.

Počas procesu navrhovania systému riadenia procesov sa vyvíja matematická a jazyková podpora, ktoré nie sú výslovne zahrnuté vo fungujúcom systéme. Softvér pre systém riadenia procesov je sada metód, modelov a algoritmov použitých v systéme. Softvér pre systém riadenia procesov je implementovaný vo forme špeciálnych softvérových programov. Jazyková podpora systému riadenia procesov je kombináciou jazykové prostriedky na komunikáciu obsluhujúceho personálu systému riadenia procesov s prostriedkami systému VT. Popis jazykových prostriedkov je zahrnutý v prevádzkovej dokumentácii organizačného a softvérového vybavenia systému. Metrologická podpora systému automatizovaného riadenia procesov je súbor prác, konštrukčných riešení a hardvéru a softvéru zameraného na zaistenie špecifikovaných charakteristík presnosti funkcií systému, implementovaných na základe informácií o meraní.

Medzi prevádzkový personál patria technológovia-operátori automatizovaného technologického komplexu, ktorí ovládajú technologický objekt, a prevádzkový personál systému automatizovaného riadenia procesov, ktorý zaisťuje fungovanie systému. Operačný personál môže pracovať v riadiacej slučke a von z nej. V prvom prípade sú riadiace funkcie implementované podľa odporúčaní vydaných CCC. V druhom prípade obslužný personál nastaví prevádzkový režim systému, kontroluje chod systému a v prípade potreby preberá správu technologického objektu. Opravárenské služby nie sú súčasťou systému riadenia procesov.

Expedičná služba v APCS sa nachádza na križovatke riadenia technologických procesov a riadenia výroby. Operátorské a expedičné strediská automatizovaného riadiaceho systému poskytujú ekonomickú kombináciu schopností prevádzkového personálu a schopností technických prostriedkov.

V organizačných štruktúrach prevádzkového riadenia podniku sa rozšírili tieto typy bodov operačného riadenia:

    Miestne kontrolné stanovištia. Riadenie sa vykonáva oddelenými mechanizmami a jednotkami, ktoré obsluhujú majstri, tímy, aparátnici alebo námorníci.

    Operátorské stanice sú nižším stupňom systému zberu, prenosu technologických informácií a správy zariadenia a sú rozdelené do sekcií, oddelení a dielní. Tu sa riešia úlohy udržiavania daného technologického režimu, optimalizácia technologického postupu, zaistenie rytmu prevádzky zariadenia, odstraňovanie odchýlok vo výrobnom procese, predchádzanie a odstraňovanie havarijných stavov. Informácie na staniciach operátora pochádzajú zo senzorov alebo z miestnych riadiacich miest a sú reprodukované v plnom rozsahu. Stanica operátora taktiež dostáva plánované, normatívne, direktívne informácie z vyšších úrovní riadenia. Operátori vykonávajú nasledujúce funkcie:

    kontrola technologického postupu a zariadenia na mieste;

    zachovanie daného technologického režimu;

    zabezpečenie plnenia úlohy na smeny;

    zabezpečenie rytmu zariadenia;

    odstránenie odchýlok v procese, predchádzanie nehodám;

    kontrola dostupnosti zásob surovín a materiálov;

    plnenie objednávok nadriadeného dispečera;

    kontrolu nad prácou linemen.

3. Dispečerské body. V kontrolných bodoch sa zhromažďujú výrobné a štatistické informácie, ktoré sú nevyhnutné na stanovenie TP procesu, možnosti jeho optimalizácie v závislosti od kvality surovín, zásob, zdrojov a úloh operačnej kontroly, účtovníctva, technickej a ekonomická analýza, je riešený aj manažment na škále stránok, obchodov. Hlavnou úlohou manažmentu v tejto fáze je distribúcia a koordinácia materiálových a energetických tokov s cieľom dosiahnuť maximálnu efektivitu výroby. Funkcie dispečerov smeny z dielne sú:

1) zabezpečenie vykonávania úloh na zmeny;

2) operatívna kontrola technologického postupu v súlade s úlohami a pomocou dostupných technických prostriedkov;

    koordinácia práce sekcií obchodov;

    diaľkové ovládanie prietokových dopravných systémov;

    kontrola práce obslužného personálu.

4. Centrálne kontrolné body:

    zabezpečenie implementácie operačných plánov;

    kontrola a riadenie postupu plnenia smenových a denných plánovaných úloh pre obchody a podnik;

    zber, predbežné spracovanie informácií o stave technologického postupu, stanovenie odchýlok od plánovaných ukazovateľov;

    koordinácia práce obchodov a služieb podniku;

    tvorba reportovacích informácií o priebehu realizácie plánovaných úloh, stave technologického postupu, zariadení, zásob.

Riešenie týchto úloh je zaistené vykonaním nasledujúcich funkcií:

    zber, prenos, príjem informácií, ich primárne spracovanie, redukcia na formu vhodnú na prevádzkové riadenie a účtovníctvo;

    kontrola prevádzky zariadenia, implementácia smeny a denných plánov workshopov;

    odstránenie núdzových situácií;

    kontrola času a dôvodov prestojov zariadenia;

    účtovníctvo materiálov, paliva, spotreby energie;

    koordinácia výrobných činností obchodov, služieb podniku;

Kontrola nad implementáciou pokynov vedenia spoločnosti.

Služba odosielania v APCS je navrhnutá tak, aby riešila nasledujúce problémy:

1) operatívne účtovníctvo:

    produkcia za hodinu, smena, deň;

    preprava výrobkov podľa druhu na obdobia;

    zvyšky vyrobených výrobkov;

    počet porušení technologických režimov;

    prestoje zariadenia z dôvodu období;

    doba prevádzky zariadenia na obdobia;

    počet odstávok zariadenia medzi opravami;

    spotreba surovín, materiálu, zdrojov za obdobia.

2) operatívna analýza:

    analýza implementácie plánu, detekcia rušenia;

    hodnotenie pred-núdzových situácií, identifikácia trendov;

    stanovenie zmien v rytme výroby;

    analýza stavu zariadenia a dôvodov prestojov;

    identifikácia úzkych miest a rezerv;

    analýza trendov v TPE;

    analýza trendov v zásobách, vozidlách;

    určenie dostupnosti energetických zdrojov;

    kontrola výroby, prepravy, zostatkov hotových výrobkov;

    analýza implementácie plánu výroby s prihliadnutím na odchýlky;

    analýza technologických parametrov, kvality produktu;

    posúdenie odchýlok parametrov produktu od požadovaných;

    analýza skutočných hodnôt technologických parametrov;

    analýza odchýlok technologických parametrov;

    analýza prevádzky a typov prestojov zariadení;

    identifikácia odchýlok od noriem spotreby surovín, energetických zdrojov;

    analýza kvality surovín, zdrojov;

    stanovovanie zásob surovín, vozidiel;

    analýza TPE za obdobia;

    identifikácia odchýlok TPE od noriem.

3) operačné plánovanie:

    výroba výrobkov za obdobie;

    výrobné prvky za obdobia;

    výroba výrobkov a spotreba výrobných prvkov.

4) operačné prognózy:

    produkčná produkcia za obdobie;

    predvídanie núdzových situácií;

    výpočet TEP.

5) operačné riadenie:

    koordinácia zaťaženia účinkujúcich, vybavenia, dopravy;

    prevencia núdzových situácií;

    úprava plánov opráv zariadení;

    zmena prevádzkových režimov zariadenia.

Práca dispečera vyžaduje vysokú rýchlosť optimálneho rozhodovania, na čo je potrebné vopred pripraviť súbor základných situácií a najlepšie rozhodnutia pre každú situáciu. Pre výrobu je vhodné vyvinúť technologický postup pre prácu každého dispečera. Na začiatku sú určené hlavné funkcie a úlohy, ktoré má dispečer vykonávať, a je navrhnutá rozšírená technológia práce dispečera. Potom sú na základe rozšírenej technológie vyvinuté podrobné vývojové diagramy riadenia. Štruktúra dispečerskej kontroly je daná organizačnou štruktúrou podniku, prípustným stupňom centralizácie kontroly pre danú výrobu.

Vďaka centralizovanému riadiacemu systému v obchodoch je usporiadaných niekoľko operátorských bodov, ktoré umožňujú ich ovládanie v súlade s pokynmi manažmentu podniku.

Operátori systému riadenia procesov vykonávajú kontrolu technologických objektov. Môžu pracovať v riadiacej slučke a mimo nej. V riadiacej slučke operátor vykonáva riadiace funkcie pomocou odporúčaní pre racionálne riadenie vyvinutých technickými prostriedkami. Mimo riadiacej slučky obsluha nastavuje prevádzkové režimy systému, kontroluje chod systému a v prípade potreby (núdzový, poruchový) preberá riadenie technologického objektu. Práca operátora v automatizovanom systéme riadenia procesov je charakterizovaná prítomnosťou komplexného zariadenia, veľkým tokom informácií a obmedzeným časom na rozhodovanie.

Zložitosť práce operátora v automatizovanom systéme riadenia procesov je daná potrebou študovať technológiu riadeného procesu, veľkým počtom prístrojov a ovládačov umiestnených na ovládacom paneli a značnou psychickou záťažou. Pri správe technologického objektu prevádzkovateľ zabezpečuje:

Upevnenie technických znalostí na mieste (vybavenie, režimy), komunikácia s inými pracoviskami; umiestnenie riadiacich zariadení, ovládanie, ochrana, alarm;

    sledovanie pokroku technologického postupu;

    hodnotenie kvality automatizácie, stabilizácie parametrov, povahy vonkajších porúch;

Diaľkové ovládanie v rôznych situáciách, regulácia parametrov v podmienkach riešenia problémov s prietokom, minimalizácia počtu zariadení;

    vykonávanie akcií na zapnutie a vypnutie pomocného zariadenia;

    vytváranie správ pre obslužný personál;

    diagnostika porúch a ich odstránenie;

    rýchle čítanie hodnôt nástrojov.

Hlavná literatúra

    Fedorov Yu.N. Príručka inžiniera riadenia procesov: Návrh a vývoj. - M.: Infra-Engineering, 2008.- 928 s.

    Nesterov A.L. Návrh systémov riadenia procesov: Metodická príručka. Kniha 1. - SPb.: Vydavateľstvo DEAN, - 2006. - 757 s.

    Nesterov A.L. Návrh systémov riadenia procesov: Metodická príručka. Kniha 2. - SPb.: Vydavateľstvo DEAN, - 2009 - 944 s.

    Celoodvetvové sprievodné metodické materiály k tvorbe a aplikácii automatizovaných riadiacich systémov pre technologické procesy v odvetviach (ORMM - 3 APCS), - M.: GKNT. 1986

doplnková literatúra

    Materiály informačné portály: www.kazatomprom.kz, www.kipiasoft.com, www.automatization.ru, www.scada.ru, www.automation-drives.ru, www.siemens.com, www.ad.siemens.de

Úvod 2

1. Vývoj štruktúrneho diagramu 6

2. Vývoj schémy elektrického obvodu 8

3. Vypočítaná časť 11

4. Vývoj dizajnu 16

Záver 19

Zoznam použitých zdrojov 20

Príloha A - Zoznam prvkov


Úvod

Meranie a kontrola teploty je jednou z najdôležitejších úloh človeka vo výrobnom procese i v každodennom živote, pretože mnoho procesov je regulovaných teplotou, napríklad:

Regulácia vykurovania založená na meraní teplotného rozdielu medzi vykurovacím médiom na vstupe a výstupe, ako aj rozdielu medzi vnútornou a vonkajšou teplotou;

Regulácia teploty vody v práčka;

Regulácia teploty elektrickej žehličky, elektrického sporáka, rúry atď.;

Regulácia teploty uzlov osobného počítača.

Okrem toho je možné pomocou merania teploty nepriamo určiť ďalšie parametre, ako je prietok, hladina atď.

Elektronické systémy na automatické ovládanie teploty sú rozšírené, používajú sa v skladoch hotové výrobky, potravinárske výrobky, lieky, v komorách na pestovanie húb, vo výrobných zariadeniach, ako aj v priestoroch fariem, hydinární, skleníkov.

Automatické riadiace systémy sú navrhnuté tak, aby riadili technologické procesy, pričom je známa povaha správania a ich parametre. V tomto prípade sa predmet kontroly považuje za deterministický.

Tieto systémy riadia vzťah medzi aktuálnym (meraným) stavom objektu a zavedenou „normou správania podľa známeho matematického modelu objektu. Na základe výsledkov spracovania prijatých informácií je vydaný rozsudok o stave predmetov kontroly. Úlohou SAC je teda priradiť objekt k jednému z možných kvalitatívnych stavov, a nie získať kvantitatívne informácie o objekte, ktoré sú typické pre IS.

V SAK vďaka prechodu z merania absolútne hodnoty na relatívnu (ako percento „normálnej“ hodnoty) sa efektivita práce výrazne zvyšuje. S touto metódou kvantitatívneho hodnotenia operátor SAC dostáva informácie v jednotkách, ktoré priamo charakterizujú úroveň nebezpečenstva v správaní riadeného objektu alebo procesu.

Flexibilné automatizované riadiace systémyprodukčné systémy (FPS)

SAC GPS je jeho najdôležitejší modul, pretože práve on určuje možnosti implementácie výrobného postupu bez posádky.

SAK rieši nasledujúce úlohy:

  • získavanie a prezentovanie informácií o vlastnostiach, technickom stave a priestorovom umiestnení monitorovaných objektov a stave technológie O logické prostredie;
  • porovnanie skutočných hodnôt parametrov so špecifikovanými;
  • prenos informácií o nesúladoch pri rozhodovaní na rôznych úrovniach riadenia SBS;
  • získavanie a prezentovanie informácií o výkone funkcií.

SAK poskytuje: možnosť automatickej reštrukturalizácie riadiacich prostriedkov v rámci danej nomenklatúry ovládaných predmetov; zhoda dynamických charakteristík SAC s dynamickými vlastnosťami riadených objektov; úplnosť a spoľahlivosť riadenia vrátane riadenia transformácie a prenosu informácií; spoľahlivosť ovládačov.

Pokiaľ ide o vplyv na objekt, ovládanie môže byť aktívne a pasívne. Najvýhodnejšie a najsľubnejšie je aktívne riadenie parametrov produktu a režimov technologických procesov a prostredí v zóne spracovania, pretože im umožňuje regulovať alebo ovládať a vylúčiť (obmedziť) výskyt chýb.

Ryža. 1.1 - Vzťah medzi SAC a prvkami GPS

1 - materiálové toky; 2 - riadiace signály; 3 - informácie o riadení a meraní.

Typická štruktúra Flexibilné výrobné systémy SAC (obr. 1.2) zahŕňajú tri úrovne. Horná úroveň poskytuje všeobecnú kontrolu agregátu flexibilného výrobného modulu a koordinuje ich, rekonfiguruje a opravuje, vydáva informácie do ovládacieho panela flexibilných výrobných systémov, prijíma, spracúva a sumarizuje informácie pochádzajúce zo strednej úrovne; kontrola objemu a kvality výrobkov a nástrojov; kontrola nad vykonávaním súboru operácií vykonávaných flexibilnými výrobnými modulmi (FPM).

Ryža. 1.2 - Štruktúra SAC v GPS

Stredná úroveň poskytuje ovládanie PMG a prezentáciu zovšeobecnených informácií o vlastnostiach, technickom stave a priestorovom umiestnení ovládaných objektov a komponentov PMG na vyššiu úroveň. Súčasne sú vyriešené nasledujúce úlohy: kontrola kvality vyrábaného výrobku v PMG, samokontrola a kontrola fungovania nižšej úrovne; spracovanie informácií o parametroch technologického prostredia.

Nižšia úroveň poskytuje kontrolu objektov spracovania a montáže, technického stavu a priestorového usporiadania komponentov PMG (CNC stroje, PR). Na tejto úrovni SAC rieši nasledujúce úlohy: vstupná a výstupná kontrola výrobného zariadenia; príjem a spracovanie informácií o kontrolovaných parametroch objektu spracovania alebo zostavy počas spracovania; prenos informácií na strednú úroveň; kontrola implementácie prechodov. Riadiacimi prostriedkami na nižšej úrovni sú polohovacie snímače a riadenie technologického prostredia (teplota, tlak, rýchlosť, vlhkosť) atď.

V tomto prípade môžu byť parametre merania oddelené v čase aj v priestore. Niektoré z parametrov je teda možné ovládať v oblasti spracovania, iné - počas prepravy, tretie - počas skladovania atď.

V zásade je možné rozdeliť riadenie medzi rôzne spracovateľské bunky a zostaviť ho podľa jedného z nasledujúcich princípov: s opätovnou kontrolou riadiacich parametrov na ďalšej bunke úplne alebo čiastočne; s rozdelením kompletnej skupiny skontrolovaných -irelmetrov medzi výstup z predchádzajúceho a vstupu ďalších buniek; s absenciou opakovanej kontroly pri vchode do ďalšej bunky.

Kontrola v oblasti spracovania zahŕňa kontrolu správnej inštalácie a fixácie obrobku v upínacom zariadení stroja a v prípade aktívnej kontroly - množstvo geometrických (rozmerových a tvarových parametrov) charakteristík.

Aby bola zaistená kvalita výrobku, sú kontrolované nielen parametre výrobku, ale aj množstvo parametrov nástroja (zmena, stupeň opotrebenia, teplota kotúča), stroja (upnutie a umiestnenie obrobku, absencia cudzích predmetov v zóna spracovania, deformácia častí stroja), režim spracovania (sila, rýchlosť, rezný výkon, krútiaci moment, posuv a hĺbka rezu), prostredie procesu (teplota a prietok chladiacej kvapaliny, vonkajšie vplyvy vrátane vibrácií, teploty, tlaku vzduchu a vlhkosti) a podporné systémy.

Monitorované parametre technických prostriedkov GPS podľa ich funkčných charakteristík je možné rozdeliť na parametre určeného účelu, napájanie, prevádzkové režimy, pripravenosť na prevádzku, riadiace obvody, bezpečnosť a tiež parametre, ktoré určujú prevádzkyschopnosť. a spoľahlivosť prvkov GPS.

Počítač vyššej úrovne rozhoduje o prevádzkovom režime SAC na základe informácií z automatických buniek a poskytuje periodickú sebakontrolu svojej práce.

V režime rekonfigurácie sú riadiace informácie vedené do počítača vyššej úrovne, ktorý rozhoduje o rekonfigurácii riadiaceho systému na strednej a nižšej úrovni. Počítač nižšej úrovne vytvára súbor kontrolovaných parametrov a funkcií spracovateľských objektov a riadiacich štandardov.

Núdzový režim je spustený ktoroukoľvek úrovňou BAC. Na nižšej úrovni je to spôsobené zvýšením prípustnej úrovne odmietnutí, odchýlkou ​​od normy parametrov PMG alebo samotných ovládačov.

Menovitý prevádzkový režim SAC. Signál o núdzovom stave z každej úrovne je prenášaný do vyššej, zobrazenej na ovládacom paneli GPS.

Softvér SAK (PO) pozostáva z:

  • Softvér na monitorovanie postupu výrobného procesu na konkrétnych pracoviskách GPS;
  • Softvér riadiaceho systému ako riadiaci subsystém:
  • Softvér SAK implementuje nasledujúce funkcie:
  • Automatický zber informácií o skutočnom uvoľnení dielov na kontrolovanom zariadení;
  • Automatické účtovanie prestojov zariadení a diferenciácia z dôvodov;
  • Zdokumentované volanie do servisu opravovne;
  • Vydávanie prevádzkových informácií o priebehu výroby, prestojoch linkovému personálu obchodu počas smeny;
  • Automatický príjem a spracovanie informácií o rozmeroch dielov na ovládanie TP;
  • Automatické spracovanie informácií o kontrole prijatia.

SAK sú rozdelené do niekoľkých tried, ktoré sú určené na meranie geometrických, fyzikálnych a mechanických parametrov dielov a montážnych jednotiek a elektrické parametre a charakteristikami.


1 Vývoj elektrického blokového diagramu

Elektrický štruktúrny diagram je uvedený v grafickej časti projektu kurzu BKKP.023619.100 E1.

Podľa podmienok kurzu musí vyvinutá schéma spĺňať nasledujúce požiadavky:

Názov zariadenia -automatické riadiace systémy

Nastaviteľný (monitorovaný) parameter - teplota;

Termoelektrický snímač;

Typ, rodina riadiaceho zariadenia - mikrokontrolér NEC

Výkonné (regulačné) zariadenie - jednosmerný motor;

Alarm - svetlo

Elektronický kľúč - bipolárny tranzistor;

Napájacie napätie - 220 V, 50 Hz;

Energia spotrebovaná výkonným zariadením - 20 W;

Dodatočné požiadavky napodmienka návrhu kurzu:

Konštruktívny dizajn - panelová doska

Indikácia nastavených a skutočných teplôt - digitálne (3 číslice)

Keď teplota klesne nad nastavenú hranicu, spustí sa alarm a vypne sa motor ventilátora.

Rozsah prevádzkových teplôt: 100 ... 300 o C.

Zariadenia zahrnuté v obvode vykonávajú nasledujúce funkcie:

Prevodník AC / DC akceptuje vstupné striedavé napätie, vydáva stabilizované jednosmerné napätie s vysokým stupňom presnosti.

Menič napätia na prúd je navrhnutý tak, aby konvertoval striedavé napätie na jednotný výstupný signál DC (4… 20 mA);

Elektronický kľúč - slúži na spínanie riadiaceho obvodu;

Jednosmerný motor - upravuje hodnotu teploty na výstupe obvodu;

Ventilátor - ovláda teplotný rozsah;

Svetelný alarm - zapne sa, keď teplota klesne nad nastavenú hranicu;

Zdroj referenčného napätia - na napájanie ADC v mikrokontroléri.

  1. Schéma práce:

Obvod je napájaný zo sieťového zdroja 220 V s priemyselnou frekvenciou 50 Hz. Na napájanie prvkov obvodu sa používa striedavý prúd. DC prevodník. S dvoma výstupnými kanálmi 12V, 24V.

Na napájanie je potrebných 24Vnapätie meniča (PNT).

Na napájanie jednosmerného motora je potrebné napätie 12V.

Mikrokontrolér je napájaný napätím 5 V zo stabilizačného mikroobvodu DA 2.

Činnosť systému sa aktivuje zatvorením spínača SA1.

Signály sú prijímané na vstupoch MK, jeden z panela operátora, druhý zo snímača.

Hlavným zariadením (ovládací panel) sú tlačidlá SB1 „Viac“, SB2 „Menej“, SB3 „Úloha“, ktoré sú pripojené k vstupom mikrokontroléra NEC respektíve P45, P44, P43.

Obsluha nastaví požadovanú hodnotu teploty prostredníctvom ovládacieho panela. Hodnota je zapísaná prostredníctvom aritmetickej logickej jednotky do registra1. Tým sú stanovené limity počítania.

Druhý, analógový signál, odmerací prevodník s pevným rozsahom merania teploty -prúd meniča (PNT), vstupujúci na vstup ANI 0 mikrokontroléra, je vstavaným ADC konvertovaný na diskrétny (digitálny kód), potom vstupuje do pamäťového registra 2 a je uložený, kým nepríde porovnávací signál.

Hodnoty registra 1 a registra 2 sa porovnávajú na digitálnom komparátore a v prípade poklesu skutočnej hodnoty nad nastavenú hodnotu sa EC zatvorí, spustí sa alarm a vypne sa motor ventilátora. A v prípade normálnej prevádzky: nastavené a skutočné hodnoty sú rovnaké, ventilátor monitoruje teplotný rozsah.

Signál z registrov 1 a 2 tiež prechádza do obvodu vzorkovania režimu a potom do dekodéra, ktorý je potrebný na zobrazenie hodnôt teploty na digitálnom displeji.

2. Vývoj schémy elektrického obvodu

Elektrický schematický diagram je znázornený na výkrese BKKP.023619.100 E3.

Napätie stojana je 220V 50Hz.

Na napájanie prvkov obvodu sa však priamo používa napätie nižšej úrovne. Na zaistenie takéhoto výkonu obvod používa striedavý prúd DC prevodníkový rad TDK lambda LWD 15. S dvoma výstupnými kanálmi napätia 12V, 24V. Tento prevodník som vybral na základe požadovaných parametrov, nízkych nákladov a univerzálnosti. Systém sa aktivuje zatvorením spínača. SA 1.

Na zobrazenie práce stojana je k dispozícii indikátor HL 1.

Ovládací panel obsahuje tri tlačidlá KM1-1:

Stlačením tlačidla SB1 - obsluha zvýši hodnotu teploty a indikácia zobrazí nastavenú hodnotu v čase vstupu.

Stlačením tlačidla SB2 - obsluha zníži nastavenú hodnotu teploty a indikácia zobrazí nastavenú hodnotu v čase vstupu,

Stlačením SB3 - operátor potvrdí nastavenú teplotu.

Tepelný menič s jednotným výstupným signálom typu KTXA meria teplotu.Primárny tepelný prevodník (PP) je doplnený meracím prevodníkom (MT), ktorý je umiestnený v koncovej hlave a poskytuje nepretržitú konverziu teploty na jednotný výstupný prúdový signál 4-20 mA, ktorý je napájaný na vstup mikrokontroléra.

Primárnymi tepelnými meničmi sú termoelektrické meniče KTHA, KTKhK, KTNN, KTZhK modifikácií 01.XX;

Na dokončenie primárnych tepelných meničov bol použitý merací prevodník s pevným rozsahom merania teploty - PNT.

Vybral som si PNT typ KTHA 01.06-U10-IT-T 310 - 20 - 800.cl.0.5; (0 ... 500) ° С, 4-20 mA- káblový tepelný prevodník, chromel-alumel, odstupňovanie, konštruktívna úprava 01.06-U10, koncová hlava z polymérového materiálu s meracím prevodníkom PNT, pracovný spoj je izolovaný(A), tepelne odolný kryt(Т 310) s priemerom 20 mm. inštalačná dĺžka ( L) 800 mm. Typ vysielača PNT, trieda presnosti 1 v teplotnom rozsahu O - 500 ° C Zjednotený výstupný signál 4-20 mA.

LED dióda značky sa používa ako svetelná signalizácia AL308.

Digitálna indikácia - ALS 324 A so spoločnou katódou.

Stabilizátor mikroobvodu KR142en5a, potrebný na napájanie mikrokontroléra NEC.

Vybral som elektronický kľúč na bipolárnom tranzistore KT805 A. Pretože svojimi parametrami spĺňa podmienku.

Ústredným a hlavným prvkom je mikrokontrolér NEC Rad 78K0S / KA1 +. Vybral som si tento MK kvôlinízke náklady, požadovaný počet pinov a požadované parametre. MK NEC má štandardnú štruktúru. Obsahuje procesor, vnútornú pamäť iba na čítanie na uloženie programu (IROM v terminológii NEC), vnútornú pamäť s ľubovoľným prístupom na ukladanie údajov (IRAM) a sadu periférií.

Niektoré vlastnostimikrokontrolér Séria NEC 78K0S / KA1 +.

Obrázok 2.1 - priradenie pinov mikrokontroléra NEC

Zdroj referenčného napätia (RON) DA 1 slúži na napájanie ADC ako súčasť mikrokontroléra.ION pripojený k vstupu referenčného napätia AVref.

ION MAX6125 som vybral na základe potrebných požiadaviek. U vstup: 2,7 ... 12,6 V, U výstup: 2,450 ... 2,550 V.

Nasledujú ION spoločnosti MAX , pre prehľadnosť.

Obrázok 2.2 - vizuálny diagram firemného ION pripojenia MAX


3. Vypočítaná časť

3.1.1. Výpočet elektronického kľúča

Obrázok 3.1 - Vypočítaná schéma

Dióda VD 1 plní funkciu ochrany spínacieho zariadenia: DC motor M. Diódu KD 105B som vybral kvôli vhodným parametrom a príkladom iných obvodov.

3.1.2. Vypočítame parametre obvodu na výber tranzistora.

3.1.3. Menovitý zaťažovací prúd vypočítame podľa vzorca:

(3.1)

3.1.4. Vypočítame kolektorový prúd s prihliadnutím na štartovací režim podľa vzorca:

(3.2)

3.1.3. Počiatočné údaje

Napájacie napätie kolektora U jama = 12 V.

Zaťažovací prúd I n = 3,3 A.

Vypnite DD 1< 0,6В

U 1 von DD 1 = U jama - 0,7 = 4,3 V (3,3)

Podľa zaťažovacieho prúdu a napájacieho napätia volíme bipolárny kremíkový tranzistor KT 838 A.

Bipolárny kremíkový tranzistor KT 838A má nasledujúce parametre:

H21 e = 150 - 3000

Uke nás = 5V

Ube nás = 1,5V

Uke max = 150 V

Ik max = 5 A

Pk max = 250 W

Vaše póry = 1,5 V.

Postup výpočtu

3.1.4 Na výstupe z mikrokontroléra DD 1 diskrétny signál 0 alebo 1. Keď je úroveň signálu nízka, tranzistor VT 1 musí byť bezpečne zatvorený, úplne otvorený na vysokej úrovni a v režime nasýtenia. Vykonajte prvé:

Vypnite DD 1< U бэ порог. (3.4)

0,6 V.< 1,5В.

3.1.5. Vypočítame základný prúd, pri ktorom je jeho režim sýtosti zaistený vzorcom:

(3.5)

3.1.6 Vypočítajte prúd pretekajúci odporom R 11

(3.6)

K - bezpečnostný faktor základného prúdu, berúc do úvahy starnutie tranzistora K = 1,3

3.1.7. Vypočítame odpor rezistora R 11

(3.7)

Voľba odporu rezistora R 11 zo štandardného rozsahu hodnôt nominálneho odporu, rovnajúci sa R = 75Ω.

R 11

Rezistor C2-33N-0,25- 75 Ohm- 5% ОЖО.468,552 TU

3.1.8. Vypočítame výkon rezistora R 11

(3.8)

Výber odporu R 11 0,1 W

3.1.9. Zistenie výkonu rozptýleného tranzistorom

(3.11)

Od P VT 1< P k max , а именно: 16,5 wattov< 250 Вт, транзистор выбран правильно.

3.1.11. Odkedy nás poznáš = 1,5 V, potom vezmeme spínacie napätie tranzistora z uzavretého stavu do otvoreného

(3.12)

a spínacie napätie z otvoreného na zatvorené

(3.13)

Zodpovedajúce základné prúdy budú I b + = I b - = 0,039A

(3.14)

  1. výpočet svetelnej signalizácie:

U jama

Obrázok 1.3 - Vypočítaný obvod

3.2.1. Počiatočné údaje:

Napájacie napätie: U jama = 5 V

AL 308 LED, s parametrami:

Vpred pokles napätia cez LED: Upr = 2 V

Menovitý prúd vpred pre LED: Ipr.nom. = 10 mA

Postup výpočtu

3.2.2. Vypočítame odpor rezistora R 9, podľa vzorca:

R 9 = (3,13)

R 9 =

3.2.3 Voľba odolnosti R 9 z radu štandardov, rovných 300 Ohm

Podľa výsledkov výpočtov vyberáme ako odpor R 9

C. 2-33-0,125- 300 Ohm ± 5% ОЖО.467.173.TU

3.3. Vypočítame parametre rezistora R 7 , ktorý sa nachádza pri vchode do MK ANI 0 a vystupujeme z PNT:

3.3.1. Keď poznáme jednotný prúdový signál, ktorý je 5 ... 20 mA a napájacie napätie je 5 V, podľa vzorca Ohmovho zákona nájdeme odpor:

4 Vývoj dizajnu

4.1 Výpočet rozmerov dosky s plošnými spojmi

Doska s plošnými spojmi je obdĺžniková doska vyrobená z elektroizolačného materiálu, ktorá sa používa ako základ pre inštaláciu a mechanické upevnenie sklopných rádioaktívnych prvkov, ako aj pre ich vzájomné elektrické spojenie pomocou tlačených vodičov.

Na výrobu dosiek s plošnými spojmi sa najčastejšie používa sklolaminát potiahnutý fóliou. Rozmery každej strany musia byť násobky: 2,5, 5, 10 s dĺžkou do 100, 350 a viac ako 350 mm. Maximálna veľkosťžiadna zo strán nesmie prekročiť 470 mm a pomer strán nesmie byť väčší ako 3: 1.

Stanovenie rozmerov dosky je redukované na nájdenie celkových inštalačných plôch malých, stredných a veľkých prvkov. A na to potrebujete vedieť celkové rozmery každého prvku. Všetky miniatúrne prvky sa označujú ako malé, a to rezistory (P ≤ 0,5 W), kondenzátory malej veľkosti, diódy atď. Na stredne veľké - mikroobvody v obdĺžnikových puzdrách, odpory (P ≥ 0,5 W), elektrolytické kondenzátory atď. Veľké - variabilné odpory a kondenzátory, polovodičové zariadenia na radiátoroch atď.

Celkové rozmery, ako aj inštalačná plocha všetkých prvkov, ktoré sú umiestnené na doske, sú uvedené v tabuľke 4.1.

Tabuľka 4.1 - Celkové rozmery prvkov a ich inštalačná plocha

Označenie prvku

Typ položky

Celkové rozmery, mm 2

Množstvo, ks

Inštalačná plocha, mm 2

Rozmery

2

R1-R6, R8, R10, R12, R13

C1-4

6 x 2,3

mg

R7, R9, R11

S2-33

7 x 3

mg

KT502V

5,2 x 5,2

27,04

mg

VT 2- VT 4

KT3142A

5x5

mg

VD 1

KD 105B

7 x 4,5

31,5

mg

MAX6125

3 x 2,6

7, 8

Streda

142en5a

16,5 x 10,7

176,6

Streda

78K0S / KA1 +

6,6 x 8,1

53,9

Streda

HC -49 U

11x5

mg

C1, C5

K50 - 6

4 x 7

kr

Pokračovanie tabuľky 4.

C2, C3, C4

K73-17

8 x 12

kr

C6, C7

KM-5B

4,5 x 6

mg

HG1-HG3

ALS 324 A

19,5 x 10,2

596,7

kr

Nájdite oblasť obsadenú prvkami jedného typu dimenzie

S mg = 138 + 63 + 27,04 + 75 + 31,5 + 55 + 54 = 393,54 mm 2 (6)

S kr = 176,6 + 7,8 + 53,9 + 56 + 288 + 596,7 = 1179 mm 2

Podľa údajov uvedených v tabuľke 4.1 vypočítame plochu inštalačnej plochy

S mz = 4 ∙ S mg + 3 ∙ S sg + 1,5 ∙ S kg, (4,1)

kde S мз - plocha vypočítanej montážnej plochy;

S mg - celková plocha zaberaná malými rádiovými prvkami, cm 2 ;

S kr - celková plocha zaberá stredne veľké rádioaktívne prvky, cm 2 ;

S kg - celková plocha zaberaná veľkými rádiovými prvkami, cm 2 .

S mz = 4∙ (393,54) + 3∙ (1179) = 5111,16 mm 2 = 51,1 cm 2

Plocha dosky plošných spojov nesmie byť menšia ako 52 cm 2 .

5. Vývoj dizajnu stojana

Výkres bloku pohľadu je uvedený v grafickej časti projektu kurzu BKKP.023619.100 VO

Pri vývoji štruktúry je potrebné vziať do úvahy nasledujúce základné požiadavky:

Konštrukcia zariadenia musí zodpovedať prevádzkovým podmienkam

Zariadenie a jeho časti by počas prevádzky nemali byť preťažované pôsobením prúdu, vibrácií, teploty a iného zaťaženia. Prvky zariadení musia určitý čas odolávať svojim prípustným hodnotám za predpokladu bezporuchovej prevádzky.

Väčšina dielov je namontovaná na vytlačená obvodová doska vyrobené z jednostranného fóliového sklolaminátu. Je vystužený vo vnútri puzdra, kde je umiestnený aj napájací zdroj. Ovládacie prvky zariadenia sú umiestnené na prednom paneli. Prepínač „sieťový“, poistky, svetelná signalizácia, digitálna indikácia, tlačidlá.

V puzdre je umiestnený automatický riadiaci systém Bopla model NGS 9806 c zmeny a celkové rozmery 170x93x90 sú vyrobené z plastu.

Na tele sú montážne otvory pre montáž na panel.

Predný panel obsahuje: LED, digitálnu indikáciu, svetelnú signalizáciu a tlačidlové moduly.

Prepínač L2T -1-1 má iba dve polohy: zapnuté - poloha prepínača je hore, vypnutá - prepínač je dole. Na zadnej stene skrine je pripevnená svorkovnica na pripojenie meniča, PNT a motora ventilátora elektrická sieť 220 V 50 Hz.Napájanie je pripojené pomocou štandardného kábla so zástrčkou.

Zostava plošných spojov je k telu pripevnená pomocou štyroch skrutiek M3-1,5 GOST17473-72, ktoré sú prerezané doskou do výčnelkov karosérie. Tieto výčnelky sú odliate spolu s telom.

AC-DC prevodník spoločnosti TDK - séria lambda LWD 15 je k spodnej stene puzdra pripevnený 4 skrutkami M3-1,5 GOST 17473-72.


Záver

V tomto kurze bol vyvinutý automatický systém regulácie teploty, počas ktorého boli vypočítané parametre daných zariadení, najmä elektronický kľúč, odpor pre svetelný alarm a odpor na výstupe PNT. Okrem toho boli vypočítané rozmery dosky s plošnými spojmi. Všetky prvky systému sú široko používané, ľahko dostupné na kúpu a zameniteľné, čo zaisťuje vysokú udržiavateľnosť obvodu.

Grafickú časť projektu predstavuje elektrická štruktúrna schéma a elektrická schematická schéma stojana a všeobecný výkres.

Pri navrhovaní projektu kurzu bol použitý textový editor Microsoft Word 2007 a grafický editor Splan 7.0


Zoznam použitých zdrojov

1 Priemyselná elektronika a mikroelektronika: Galkin V.I., Pelevin

E.V. Učebnica. - Minsk: Bielorusko. 2000 - 350 s.: Chorý.

2 Dosky s plošnými spojmi. Technické požiadavky TT600.059.008

3 Pravidlá pre implementáciu elektrických obvodov GOST 2.702-75

4 Základy automatizácie / E. M. Gordin - M.: Strojárstvo, 1978 - 304 s.

5 Polovodičové zariadenia: Príručka / V.I. Galkin, A.A. Bulychev,

P. N. Lyamin. - Minsk: Bielorusko, 1994 - 347

6 diód: Príručka O. P. Grigoriev, V. Ya. Zamyatin, B. V. Kondrat'ev,

S.L. Pozhidaev. Rozhlas a komunikácia, 1990.

7 Rezistory, kondenzátory, transformátory, tlmivky, spínanie

Zariadenia REA: Ref. N.M. Akimov, E.P. Vashchukov, V.A.Prokhorenko,

Y. P. Chodorenok. - Minsk: Bielorusko, 1994.

8 polovodičových zariadení: Príručka V. I. Galkina, A. L. Bulycheva,

P.M. Lyamin. - Minsk: Bielorusko, 1994.

9 Usatenko S.T., Kachenok T.K., Terekhova M.V. Vykonávanie elektrických obvodov podľa ESKD: Príručka. Moskva: Vydavateľstvo štandardov, 1989.

10 OST45.010.030-92 Formovanie vodičov a inštalácia elektronických výrobkov na dosky plošných spojov.

11 STP 1.001-2001 Pravidlá pre prípravu vysvetliviek k 1 kurzu a diplomovému projektu.

12 Informácie zo stránokhttp://baza-referat.ru/Automated_control_Systems

13 Informácie z webuhttp://forum.eldigi.ru/index.php?showtopic=2

Technologické požiadavky na vývoj automatických riadiacich systémov

Pri vytváraní automatických riadiacich systémov pre technologické procesy poľnohospodárskej výroby je jednou z najdôležitejších etáp vývoj optimálnej, to znamená najefektívnejšej verzie technologického postupu, ktorý sa má automatizovať.

Vzhľadom na to, že poľnohospodárstvo sa vyznačuje rôznymi odvetviami a rôznymi technologickými postupmi, je vývoj optimálneho technologického postupu v každom konkrétnom prípade veľmi náročnou úlohou. Rozvoj jednotných poľnohospodárskych výrobných procesov prispieva k úspechu vývoja optimálnych technologických postupov vhodných pre automatizáciu. Preto veľmi relevantné, najmä pokiaľ ide o preklad poľnohospodárstvo na priemyselnom základe je problém typizácie, univerzalizácie a dokonca štandardizácie poľnohospodárskych technologických postupov a technológie.

Presun poľnohospodárstva na priemyselný základ úzko súvisí s procesmi koncentrácie a intenzifikácie výroby. V týchto podmienkach, keď spolu s veľkými tokmi surovín, energie, práce, existuje veľký tok prepojených informácií, presné a správne pochopenie týchto informácií, prijímanie vhodných optimálnych rozhodnutí a vo všeobecnosti plnohodnotné riadenie výroby sú možné len s použitím metód a prostriedkov automatizácie. Aplikácia výdobytkov automatizácie si však vyžaduje istú technologickú prípravu výrobných procesov.

Skúsenosti s opätovným vybavením vedúcich odvetví národného hospodárstva ukazujú, že účinnosť automatizácie závisí od vzájomne prepojeného riešenia troch hlavných úloh: 1) vývoj nových technologických postupov a ich typizácia; 2) vytvorenie technologického zariadenia, ktoré zaisťuje vysokokvalitný výkon typizovaného technologického postupu; 3) vývoj algoritmov efektívne riadenie technologické procesy, operácie a zariadenia využívajúce technické prostriedky automatizácie.

Riešenie prvého problému si vyžaduje špeciálne znalosti a potrebné skúsenosti na stanovenie určených parametrov presnosti, produktivity, spôsobov spracovania, prepravy, skladovania, na vytváranie metód typizácie technologických postupov atď. Úplne zvládnuť základy technologickej vedy.

Odporúča sa začať typizáciu technologického postupu v poľnohospodárskej výrobe vypracovaním takzvaného technologického reťazca.

Technologický reťazec odráža prepojenie technologických procesov, jednotlivých operácií a režimov strojov zapojených do ich implementácie. Technologický reťazec pozberového spracovania zrna v toku zahŕňa napríklad tieto operácie: dodávka obilia z kombajnu, váženie zrna, jeho vykladanie, preprava výťahom, primárne čistenie veľkých nečistôt na rotačných strojoch, preprava výťahom , sušenie, chladenie, preprava výťahom, sekundárne čistenie od drobných nečistôt, preprava šnekom, triedenie na triremes, zber do bunkra, váženie, transport do skladu, váženie a skladovanie.

Technologický reťazec vám umožňuje identifikovať poradie prevádzky strojov v súlade s požiadavkami postupu, množstvom práce na operáciách, požadovaným počtom strojov, stanoviť optimálnu agregáciu a prípustný stupeň typizácie technologických postupov. Technologický reťazec teda poskytuje príležitosť hlboko preniknúť do samotnej technológie procesu vo všetkých jeho aspektoch.

Začínajúc s vývojom automatických riadiacich systémov, musí vývojár objekt automatizácie dobre preštudovať a plne porozumieť všetkým možným režimom prevádzky.

Je potrebné mať na pamäti, že vývoj automatických riadiacich systémov pre objekt je pre výrobu často potrebný rôzne úrovne rozvoj. V tomto ohľade je stupeň automatizácie a súhrn operácií a režimov určený úrovňou rozvoja samotnej výroby. V dôsledku toho je možné akýkoľvek technologický proces rozdeliť na operácie rôznymi spôsobmi. Ale pri tomto rozdelení musí vývojár vždy odpovedať na nasledujúce základné otázky.

1. Aký je účel a úloha systému automatického riadenia?

2. Aké bloky tvoria riadiaci objekt?

3. Aké funkčné a riadiace spojenia existujú medzi blokmi, ktoré určujú budúci systém?

4. Aké sú režimy riadiaceho objektu a jeho blokov a koľko technologicky prípustných prechodov medzi týmito režimami?

5. Aké konkrétne algoritmy popisujú ten alebo ten režim?

6. Aké snímače a akčné členy je možné použiť pre tento systém?

7. Aké matematické rovnice opisujú interakciu riadiacich signálov a rušivých signálov, ktoré charakterizujú konkrétny režim prevádzky systémov?

Po analýze technologických procesov alebo jednotlivých operácií je potrebné stanoviť celý objem informačných parametrov charakterizujúcich technológiu a všetky ich vzájomné súvislosti.

Informácie nahromadené podľa položených otázok by sa mali premietnuť do kompaktnej a pohodlnej formy pre ďalšiu prácu. Vďaka tomu je možné identifikovať zoznam parametrov informácií.

Klasifikácia parametrov informácií a technologický reťazec umožňujú zostaviť blokový diagram riadiaceho systému, ktorý je kombináciou riadiaceho objektu a riadiaceho zariadenia.

Je potrebné mať na pamäti, že neúplné a nepresné spracovanie všetkých informácií vedie k ich skresleniu na nasledujúcich úrovniach, k oneskoreniu prijímania rozhodnutí a opatrení na koordináciu činností zariadení, výrobných liniek, dielní a v dôsledku toho k zvýšenie výrobných nákladov, zníženie ziskovosti, poškodenie výrobku atď.

  • Bykov Ivan Andreevich, bakalár, študent
  • Volzhsky Polytechnic Institute (pobočka) Volgograd State Technical University
  • ZEMNÝ PLYN
  • AUTOMATIZÁCIA
  • PROCES
  • ČISTENIE

Táto publikácia sa zaoberá vývojom riadiaceho systému technologického postupu čistenia zemného plynu s cieľom zvýšiť ekonomickú účinnosť, ktorý sa nachádza v podniku OJSC „Volzhsky Orgsintez“. V tejto práci bol vyvinutý automatický riadiaci systém nahradením zastaraných komponentov modernými komponentmi, pričom ako základ systému automatického riadenia bol použitý mikroprocesorový regulátor OWEN PLC 160.

  • Vývoj automatizovaného riadiaceho systému pre technologický proces syntézy amoniaku
  • O možnosti použitia plniva pre mazivá na zlepšenie zábehu trecích párov
  • Vývoj automatizovaného riadiaceho systému pre technologický proces separácie vzduchu
  • Vývoj automatizovaného systému riadenia výroby mazivo-chladiacej kvapaliny

Použitie zemného plynu bez čistenia v technologickom procese je nepraktické. Nečistoty v ňom obsiahnuté, najmä etán, propán a uhľovodíky vyššieho radu, sírovodík, sú nekompatibilné s normálnou prevádzkou generátora kyanidového plynu a vedú k karbonizácii a otrave platinového katalyzátora. Preto je potrebná predbežná úprava zemného plynu.

Automatizácia procesu čistenia zemného plynu zlepšuje kvalitu regulácie, zlepšuje pracovné podmienky pracovníkov, pretože používanie automatizácie umožňuje obmedziť pobyt pracovníkov vo výrobných zariadeniach na minimum.

Obrázok 1. Vývojový diagram procesu na čistenie zemného plynu.

Kľúčové ukazovatele výkonnosti:

  • Kvalita konečného produktu: koncentrácia nečistôt v plyne
  • Produktivita: množstvo plynu za jednotku času
  • Ekonomické náklady: spotreba zemného plynu, spotreba dusíka, vody a elektriny

Adsorbenty používané v procesoch čistenia spalín musia spĺňať príslušné požiadavky:

  • majú vysokú adsorpčnú kapacitu pri absorpcii kontaminantov s ich malým nahromadením v plynných zmesiach;
  • majú vysokú selektivitu;
  • majú vysokú mechanickú pevnosť;
  • mať schopnosť zotaviť sa;
  • majú nízke náklady.

Hlavnými priemyselnými adsorbentmi sú porézne telieska s veľkým objemom mikropórov. Charakteristiky adsorbentov sú určené povahou materiálu, z ktorého sú vyrobené, a pórovitou vnútornou štruktúrou.

Ciele manažmentu: udržať koncentráciu škodlivých nečistôt v plyne na minimálnej úrovni s optimálnym množstvom produkovaného čisteného plynu a minimálnymi nákladmi na proces za predpokladu, že proces musí byť bezproblémový, bezpečný a kontinuálny.

Výber nastaviteľných parametrov

Kvalita nepodlieha regulácii, pretože neexistujú žiadne automatizačné nástroje na meranie koncentrácie nečistôt v plyne.

Parametre ovplyvňujúce technologický proces:

  • spotreba zemného plynu;
  • spotreba vody;
  • spotreba dusíka;
  • teplota zemného plynu opúšťajúceho chladničku;
  • tlak tlmičov;
  • tlak v kolektoroch.

Monitorované parametre sú vybrané z nasledujúcich úvah: pri ich minimálnom počte by mali poskytovať maximálne informácie o priebehu procesu.

V prvom rade podliehajú kontrole všetky nastaviteľné parametre: tlak v tlmičoch, teplota zemného plynu na výstupe z chladničky, tlak v kolektoroch, tlakový rozdiel v adsorbentoch.

Parametre podliehajú kontrole, ktorých aktuálna hodnota musí byť známa na výpočet technických a ekonomických ukazovateľov: spotreba vody, dusíka, čistiaceho plynu, zemného plynu, teplota elektromotora kompresora.

Pri výbere parametrov, ktoré majú byť signalizované, je potrebné analyzovať požiarnu a výbuchovú bezpečnosť zariadenia a identifikovať parametre, ktoré môžu viesť k núdzovej situácii v zariadení.

Pri výbere technických prostriedkov v tomto projekte sa navrhuje použitie nasledujúcich prvkov:

Ako snímače teploty sa používajú termočlánky s jednotným výstupným signálom Metran - 280Ex. Tlakové prevodníky Metran-150 Ex sa používajú ako prevodníky tlaku meradla navrhnuté na nepretržitú premenu pretlaku na jednotný výstupný prúdový signál. Na meranie prietoku bol zvolený prietokomer Emerson Rosemount8800D Ex. Pohony MIM-250 sa používajú na zavedenie regulačného účinku. Ako elektrický pohon kompresora bol zvolený frekvenčný menič typu HYUNDAI N700E-2200HF. Elektropneumatický prevodník EP-Ex sa používa na konverziu zjednoteného spojitého signálu DC na zjednotený proporcionálny pneumatický spojitý signál. Pasívna bariéra ochrany pred iskrami BIP-1 sa používa na zaistenie vnútornej bezpečnosti obvodov elektropneumatických meničov EP-Ex a elektropneumatických polohovadiel EP-Ex umiestnených vo výbušnej zóne. Na napájanie senzorov, ako aj modulov regulátora, bol zvolený napájací zdroj DLP180-24 24V DC / 7,5A od TDK-Lambda. Na ovládanie a reguláciu technologických parametrov procesu je zvolený programovateľný logický automat OWEN PLC160.

Pri určovaní výkonnostných ukazovateľov procesu sa dospelo k záveru, že hlavným ukazovateľom výkonu je kvalita výsledného produktu na výstupe z riadiaceho objektu. Ako regulačný regulátor bol zvolený OWEN PLC 160, ktorý poskytuje špecifikovanú reguláciu procesu získavania kyanovodíka.

V porovnaní so súčasným systémom boli sformované a vyriešené hlavné problémy optimalizácie riadiaceho systému, ako napríklad zostavenie matematického modelu riadiaceho objektu. Bola vykonaná analýza pozorovateľnosti a kontrolovateľnosti objektu riadenia, analýza kvality riadenia objektu. Bol vykonaný výpočet nastavovacích koeficientov P–, PI–, PID - regulátorov, bolo vykonané modelovanie regulačného procesu. V priebehu výpočtov sa zistilo, že PID regulátor má najlepšie indikátory kvality riadenia.

Bibliografia

  1. Shuvalov V.V., Ogadzhanov G.A., Golubyatnikov V.A. Automatizácia výrobných procesov v chemický priemysel... - M.: Chemistry 1991- S. 480.
  2. Kutepov A.M., Bondareva T.I., Berengerten M.G. Všeobecná chemická technológia. - M .: Vyššia škola, 1990.- 387 s.
  3. Automatizované riadiace systémy v priemysle: učebnica. príspevok / M. A. Trushnikov [a ďalší]; VPI (pobočka) VolgSTU. - Volgograd: VolgGTU, 2010.- 97 s.
  4. Základy automatizácie typických technologických procesov v chemickom priemysle a v strojárstve: učebnica. príspevok / MA Trushnikov [a ďalší]; VPI (pobočka) VolgSTU. - Volgograd: VolgGTU, 2012.- 107 s.
Hodnotenie článku:
1 hviezdička2 hviezdy3 hviezdy4 hviezdy5 hviezdičiek(Zatiaľ žiadne hodnotenie)
Načítava...
Ak chcete zdieľať s priateľmi:
Podobné publikácie