Файл: 1. 1 Негізгі терминдер мен анытамалар.doc

1 АВТОМАТТЫ БАСҚАРУ ЖҮЙЕЛЕРІНІҢ ҚҰРЫЛУ ҚАҒИДАЛАРЫ, МАҚСАТЫ МЕН МІНДЕТІ



1.1 Негізгі терминдер мен анықтамалар
ТП АБЖ (технологиялық процестердің автоматтандырылған басқару жүйесі) -технологиялық процестерді тікелей адамның қатысуынсыз басқаруға арналған бағдарламалық және техникалық құралдар жиынтығы.

ТБО (технологиялық басқару объектісі) - бірыңғай материалдық және энергетикалық ағымдармен өзара байланысқан агрегаттар мен жабдықтар жиынтығы.

<sub>ТП (технологиялық процесс) - бастапқы материалдар күйінің өзгеру реттілігі (яғни кеңістіктегі орналасуы мен физикалық-химиялық қасиеттерінің өзгерісі).

Үздіксіз ТП - деп, параметрлерінің өзгерісі үздіксіз аналогты түрде жүретін технологиялық процесті айтамыз (бу алу процессі).

Дискретті ТП - деп, өзгерісі дискретті күйлердің: «ашық-жабық», «қосу-ажырату», «сигналдың болуы-сигналдың жоқтығы», реттілі ауысуы арқылы анықталатын технологиялық процесті айтамыз (гидрометаллургиядағы реагенттерді мөлшерлеу, СБП станоктарында детальдарды өңдеу және т.б.).</sub>


1.2 ТП АБЖ қолданудың мақсаты:
- жабдықтың жұмыс режимін белгіленген критерилерге сәйкес үйлесімділеу; (мысалға, отынды аз шығындау арқылы талап етілген сападағы өндірістік буды алу);

- ауыр физикалық және жүйкелік жұмыс мөлшерінен адамды босату;

- ТБО-ң қауіпсіз жұмысын қамтамасыз ету;

- басқару сапасын арттыру арқылы жабдықтың тозуын азайту.

1.3 ТП АБЖ құрылымы

Автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сызбасы жалпы түрде 1-суретте көрсетілген. Автоматтандыру жүйесі автоматтандыру объектісінен және осы объектіні басқару жүйесінен құралады. Автоматтандыру объектісі мен басқару жүйесінің арасындағы белгілі әрекеттестік арқасында, автоматтандыру жүйесі, х₁, х₂,..., х_n параметрлерімен сипатталатын объект жұмысының талап еткен нәтижесін толығымен қамтамасыз етеді.

---

1.1 сурет - Автоматтандыру жүйесінің құрылымдық сызбасы
Бұл параметрлерге мысалы, технологиялық процестің мақсатына сәйкес соңғы өнімін сипаттайтын шамаларды, технологиялық процестердің жүрісін, оның тиімділігін анықтайтын, апатсыз режимді қамтамасыз ететін және т.б. жеке параметрлерді жатқызуға болады.

Бұл негізгі параметрлерден басқа, автоматтандырудың құрама объектісінің жұмысы y_1, y₂, ..., у_j қосалқы параметрлермен сипатталады. Олар сондай-ақ, бақыланып және реттеліп отыруы қажет (мысалы, тұрақты болу). Мұндай параметрлерге мысалы, технологиялық бу мен сығылған ауа дайындау қондырғыларының, айналма сумен жабдықтау сорап станциясының жұмысын сипаттайтын шамаларды жатқызуға болады.

Бұл қондырғылардан тек технологиялық қондырғының кірісіне шикізат пен белгіленген параметрлі энергия тасымалдаушыны жіберу талап етіледі. Сонымен қатар шикізат пен энергия тасымалдаушылардың қажетті мөлшерін жіберу технологиялық қондырғыға жатқызылатын басқару құралдарымен іске асады.

Жұмыс барысында объектке, х₁, х₂,..., х_n параметрлерінің талап етілген мәндерден ауытқуын болдыратын, f₁, f₂, ... f_i ауытқу әсерлері келіп түседі. Ағымдағы х₁, х₂,..., х_n және y_1, y₂, ..., у_j мәндері жайлы ақпарат басқару жүйесіне келіп түседі және g₁, g₂,..., g_k алдын-ала жазылған мәндермен салыстырылады. Нәтижесінде басқару жүйесі шығыс параметрлерінің ауытқуларының орнын толтыру үшін, ε₁, ε₂, ...., ε_m басқарушы әсерлерді өңдеп шығарады.

Сонымен, автоматтандыру объектісі жалпы жағдайда бірнеше басқару бөлімшесінен құралады. Басқару бөлімшелері жеке қондырғылар, агрегаттар және т.с.с. түрінде немесе бірдей қондырғылардың, агрегаттардың жеке параметрлерін басқарудың жергілікті каналы түрінде көрсетілуі мүмкін.

---

1.4 Құрылымына байланысты ТП АБЖ бөлінеді

1. бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылған ТП АБЖ – объектті басқару бір басқару пунктінен жүзеге асатын бірдеңгейлі жүйелер.

2. бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылмаған (таратылған) - күрделі объекттің жеке бөліктері жеке басқарушы құрылғылармен (контроллермен, ЭЕМ, қосымша аспаптармен) дербес басқару пунктінен басқарылатын бірдеңгейлі жүйелер.

3. көпдеңгейлі

Бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылған және бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылмаған жүйелердің құрылымдық сызбалары 2-суретте көрсетілген. Онда тілшемен басқару объектісінен басқару жүйесіне және жүйенің басқарушы әсерлерінен басқару объектісіне ақпаратты жеткізудің тек негізгі ағымдары көрсетілген. 2-суретте БП1 – БП3 пункттерінен сәйкес басқарылатын, күрделі басқару объектісінің жеке бөліктері үзік сызықтармен бөлінген.

1.2 сурет - Бірдеңгейлі басқару жүйесінің мысалдары:

а - бір орталыққа бағындырылған жүйе, б - бір орталыққа бағындырылмаған жүйе

Бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылған жүйелер негізінен біршама күрделі емес объектілерді немесе шағын территорияда, технологиялық жабдықтарымен ықшам орналасқан объектілерді басқару үшін қолданылады. Көптеген өндірістік объектілер қазіргі таңда жеке бөліктері бір-бірінен біршама қашықтықта орналасқан күрделі кешендер болып келеді.

Объектілерде негізгі технологиялық қондырғылардан басқа көптеген қосымша қондырғылар-бағыныңқы объектілер (өндірістік қазандық, компрессорлық, айналма сумен жабдықтау сораптық станциялар, қазандық-утилизаторлар, тазарту құралдары және т.б.) бар. Олар технологиялық қондырғыларды барлық энергия түрлерімен қамтамасыз ету үшін, және де технологиялық процестің қалдық өнімін пайдаға асыру және залалсыздандыру үшін қажет.

1.3 сурет -Үшдеңгейлі басқару жүйесінің мысалы: I- III – басқару деңгейлері

Егер осындай кешенді объекттің басқаруын бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылған жүйе бойынша құрса, онда басқару жүйесінің қатынасы біршама қиындайды, яғни оның құрылысы мен пайдаланылуына кететін шығын бірден өседі, орталық басқару пункті қолайсыз болып шығады. Ақпаратты қайтадан өңдеу үлкен қиыншылықтар әкеледі, оның үлкен бөлігі технологиялық процесті тікелей басқару үшін қажетсіз болып табылады. Басқару пунктінің осы немесе басқа қосымша бағыныңқы объекттен алыстығы, түрлі ақауларды жою үшін қолданылатын шараларды қиындатады. Бұл жағдайда көбінесе бірдеңгейлі бір орталыққа бағындырылмаған басқару жүйесі тиімді болып келеді.

---

Дегенмен, бірдеңгейлі жүйелердің көмегімен технологиялық процестерді басқару сұрақтарын әрқашан қолайлы шешу мүмкіндігі бола бермейді. Бұл алдымен күрделі технологиялық процестерге қатысты. Онда көпдеңгейлі басқару жүйелеріне ауысу пайдалырақ болады. Мысал ретінде 3-суретте қондырғыларының арасында тармақталған технологиялық байланысы бар күрделі объектінің үшдеңгейлі басқару жүйесі көрсетілген. Жеке технологиялық қондырғылар бір орталыққа бағындырылмау арқылы 1-7 басқару пунктерінен басқарылады. Бұл басқарудың бірінші деңгейі. Осыған сәйкес 1-7 пунктерінен елеулі технологиялық байланысы бар объектілер басқарылады. Осыған байланысты қондырғылардың ең жауапты реттелуші параметрлері 8-10 басқару пунктеріне, басқарудың екінші деңгейіне беріледі. Объекттің технологиялық процесін жалпы анықтайтын негізгі параметрлер үшінші деңгейдің басқару пунктінен басқарыла және бақыланыла алады.

Жобалау кезінде бірінші деңгей үшін әдетте үш басқару режимін қарастырады:

- үлкенірек рангтің деңгейінен келіп түсетін командалар;

- тікелей бірінші деңгейде құрылатын командалар;

- үлкенірек рангтің деңгейінен келіп түсетін және тікелей бірінші деңгейде құрылатын командалар.

Екі және одан жоғары ранг деңгейінің төрт жұмыс режимі болуы мүмкін:

• 
  берілген i-ші рангтің аппаратурасы (i + 1)-ші ранг командасының басқарылатын әсерлерін қабылдайды және жүзеге асырады;
  

• 
  командалар тікелей i-ші ранг аппаратурасында құралады;
  

• 
  i –ші рангтың барлық басқару функциялары (i-1)-ші ранг аппаратурасына беріледі;
  

• 
  командалардың бір бөлігі i-ші ранг аппаратурасына (i+l)-ші рангтан келіп түседі, келесі бөлігі i-ші рангте құралады, ал басқару функциясының бір бөлігі (i-1)-ші ранг аппаратурасына жіберілген.
  

i-ші ранг аппаратурасында айқын сигнал беру жүйесі бар үш жағдайдағы режимдердің аппараттық және бағдарламалық айырып-қосқыштары болуы қажет.

Аппаратураны 1-режимнен 2-режимге ауыстыру жоғарғы ранг жүйесінің операторының келісімі немесе командасы арқылы жүзеге асады.

Басқару функциясын төменгі рангтың параметрлеріне жіберу тек жіберу туралы команданың қабылдауынан және төменгі ранг жүйесінің операторының, басқарудың басқа функцияларын (командаларды құру) қабылдауға дайын екендігі жайлы келісімінен кейін жүзеге асады.

Басқару жүйесінің көпдеңгейлі құрылымы оның сенімділігін, жылдамдығын, жөндеуге жарамдылығын қамтамасыз етеді. Сонымен бірге басқаруды бір орталыққа бағындырудың қолайлы деңгейі, технологиялық бақылау, басқару құралдарының және олардың арасындағы байланыс сызығының аз мөлшерімен таңдалады. Дегенмен көпдеңгейлі ТП АБЖ , бірдеңгейлілермен салыстырғанда, бағдарламалық қамтамасыз ету мен аппараттық құралдардың бағасының жоғарылығымен, түрлі құрылғылардың жұмысының үйлесімділігі мен жөндеуінің күрделілігімен ерекшеленеді.

---

ТП АБЖ басқару деңгейінің саны мен сипатына қарай 1, 2 және 3-класс деңгейлеріне бөлінеді:

- ТП АБЖ 1-класына («төменгі» деңгейлі ТП АБЖ) басқару объектісінің күйі жайында тікелей датчиктер мен түрлендіргіштерден ақпарат алатын және өндірістің қондырғылары мен агрегаттарын тікелей басқаратын ТП АБЖ жатады. «Төменгі» деңгейлі ТП АБЖ құрамында басқа ТП АБЖ болмайды.

- ТП АБЖ 2-класына («жоғарғы» деңгейлі ТП АБЖ) жеке агрегаттарда (қондырғылар) ТП АБЖ 1-класымен жабдықталмаған жергілікті басқару жүйелері (мысалы, контоллер негізінде немесе қосымша аспаптар негізінде бірконтурлы басқару жүйесі) бар қондырғылар тобын, технологиялық сызықтарды, бөлімшені басқаратын ТП АБЖ жатады.

- 3-класқа (көпдеңгейлі ТП АБЖ) өзінің құрамында ТП АБЖ 1, 2-кластарын біріктіретін және жеке технологиялық қондырғыларды немесе олардың жиынтығын (цех, өндіріс) келісіп басқаруды жүзеге асыратын ТП АБЖ жатады.

2 ТП АБЖ ФУНКЦИЯЛАРЫ
Автоматтандыру функцияларын үш топқа бөлуге болады:

-ақпараттық;

-басқарушы;

-қызметтік.

Ақпараттық функциялар:

- Өлшеу

а) Тура өлшеу: қабылдау, бастапқы өңдеу. Бастапқы өңдеуге сигналды тұрақтандыру, сызықтау, ауқымдау, дискреттеу, фильтрлеу, анықтау бақылауы кіреді. Сигналды тұрақтандыру – бастапқы сигналды бірыңғай түрге келтіру (негізгі қатарлар: 0-5мА; 0-20мА; 4-20мА; 0-10мВ; 0-10 В).

Бастапқы өңдеудің процедуралары аппаратты немесе бағдарламалы түрде орындалуы мүмкін.

б) Жанама өлшеу: тура өлшеуге келмейтін ТБО параметрлерінің есебі мен белгілі үлгі бойынша ( мысалы, деңгейдің өзгерісі бойынша резервуардағы сұйықтықтың азаюын есептеу) басқа параметрлер өлшемімен есептеу.

- Кедергілер мен қорғаныстардың жұмыс істеу сараптамасы.

- Технологиялық қондырғылардың жағдайының диагностикасы.

- Болжам: алдағы кездегі параметрлердің есебі. Қарапайым жағдайда бұл сызықтық экстраполяция.

- Мәліметтер деректерін жазу. Ақпаратты архивтеу және сақтау.

- Деректерді көзбен шолып байқау (экранда, жарықдиодты мнемосызбада ақпараттың бейнеленуі және т.б.).

- Көршілес және жрғары тұрған жүйелермен ақпарат алмасу және т.б.
Басқарушы функциялар.

- Технологиялармен белгіленген, берілген аралықтағы айнымалыларды тұрақтандыру.

- Берілген технологиялық бағдарлама бойынша параметрлер мәні мен режимдердің өзгерісі.

- Берілген алгоритм бойынша технологиялық жағдайларға байланысты басқарушы әсерлерді болдыру және жүзеге асыру.

- Технологиялық агрегаттар арасындағы материалдық ағымдар мен жүктемені тарату.

---