Файл: Министерство науки и высшего образования российской Федерации Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования тюменский индустриальный университет.docx

3.4 Верхний и средний уровни АСУТПКроме датчиков, измерительных преобразователей и исполнительных устройств в состав технических средств АСУ ТП используется УВМ.Информационно-управляющий вычислительный комплекс, основное назначение которого состоит в управлении совокупностью объектов, должен работать в реальном времени. В этом случае темп поступления информации и темп выдачи управляющих воздействии определяются управляемым процессом и согласованны с его динамическими характеристиками. Это означает, что расчеты ведутся по мере поступления информации, а результаты расчетов преобразуют в управляющее воздействие.Главной частью устройства связи с объектом являются преобразователи аналоговых электрических сигналов в цифровую форму и обратно – соответственно АЦП и ЦАП. Эти устройства работают дискретно во времени: на каждом очередном такте преобразования в зависимости от текущего значения измеряемого сигнала вырабатывается определенный набор электрических импульсов (числовой код сигнала) или наоборот.Отдельную группу технических средств АСУ ТП составляют устройства связи управляемо вычислительного комплекса с оператором и устройства отображения информации, с помощью которых оператор наблюдает за ходом технологического процесса.Основным способом представления текущей информации является отображение ее на экране дисплея в виде текста, таблиц, графиков. Дисплей, однако, при всем удобстве представления информации обладает недостатком – информация не регистрируется и не может быть использована для анализа качества работы системы. Для регистрации параметров применяют принтеры. Дисплеи используют комбинацию различных методик – от гистограмм до диаграммных решений. Наиболее мощными из рабочих дисплеев являются мнемосхемы, содержащие графическую, текстовую информацию и её можно представить, как графическую модель технологического процесса с размещенной на ней сигнализацией.Оптимальный набор функций, которые можно сконфигурировать и запрограммировать, отвечает требованиям сбора данных и усовершенствованного управления, как с точки зрения высокой надежности, так и эффективности. Разумеется, возможности АРМ включают возможность связи «порт-к-порту» и совместимость со стандартными промышленными протоколами связи.АРМ состоит из усовершенствованного процессора связи и модема, усовершенствованного процессора интерфейса связи и усовершенствованного процессора управления.

---

Усовершенствованный процессор связи оптимально рассчитан для обеспечения высокоскоростной сетевой связи и выполняет такие функции как доступ к данным по сети и связь «порт-к-порту». Он также обеспечивает высокоточные маркеры времени.Усовершенствованный процессор управления — это узел АРМ, предназначенный для обеспечения функций управления, логики, и отработки последовательностей, включая расширенные функции управления. Вся мощь усовершенствованного процессора управления используется для реализации стратегии управления.Процессор интерфейса синтеллектуальными датчиками обеспечивает полную двухстороннюю связь с интеллектуальными датчиками, поддерживает конфигурацию датчиков и повышенную точность данных.Для повышения безопасности управления процессоры аналоговых входов высокого уровня, интерфейса с интеллектуальными датчиками и аналоговых выходов поставляются с резервированием. При необходимости процессоры вв/выв могут быть вынесены на расстояние до 8 километров от файла усовершенствованного менеджера процесса. В этом случае используются оптоволоконные расширители связи вв/выв. В рамках конфигурационных ограничений АРМ инженер-технолог имеет полную свободу выбора и назначения типов точек и стратегий управления.АРМ оператора обеспечивает:- подготовку и распечатку суточного рапорта и оперативных листов о работе технологической установки. Для удобства работы персонала форма и содержание суточного рапорта и оперативных листов максимально приближено к существующим отчетным;- ручной ввод недостающих параметров в отчетные формы. Если размер экрана не позволяет отобразить отчетную форму суточного рапорта и оперативные листы в удобном для обзора масштабе, то допускается фрагментарное отображение на экране монитора отчетных форм. Срок хранения заполненных отчетных форм - не менее 2-х месяцев.Операторская станция. Назначением операторской станции является организация человеко-машинного интерфейса с оператором, а именно: отображение информации об управляемом технологическом объекте на экране, ввод команд и информации от оператора с помощью «мыши» или клавиатуры, формирование отчетов о работе технологического объекта, сигнализация и регистрация отклонений параметров технологических объектов; выполнение математических расчетов; долговременное хранение информации; обмен информацией с нижним уровнем системы.В состав операторской станции входит: компьютер; клавиатура; мышь; монитор 17"; принтер Laser Jet 1200; источник бесперебойного питания.

---

Операторская станция связана с контроллерами станций управления шиной, обмен по которой осуществляется по интерфейсу RS-485.Программное обеспечение операторской станции включает в себя:- операционную систему;- базовое программное обеспечение;- прикладное программное обеспечение.В качестве операционной системы операторской станции используется ОС Windows 2000.В качестве базового ПО операторской станции используется пакет In Touch (среда исполнения) версии 7.1.1 (Wonderware Corp., США).Прикладное ПО операторской станции включает в себя: - пользовательский интерфейс, который создается в среде разработки пакета In Touch (Wonderware Corp., США);- протокол обмена данными с контроллерами (DDE-сервер).Станция управления котлом. Станция управления предназначена для контроля и управления оборудованием котлов, для обмена информацией с операторской станцией.Станция управления содержит Контроллер DL 205, в состав которого входит:- каркас с блоком питания D2-09B;- D2-250CPU - процессор - 1 шт.;- F2-08AD-1 - модули ввода аналоговых сигналов, 8-ми канальные - 4 шт.;- D2-32ND3 - модуль ввода дискретных сигналов, 32-х канальный - 2 шт.;- D2-32TD1 - модуль вывода дискретных сигналов, 32-х канальный - 1 шт.;- F2-02DAS-1 - модуль вывода аналоговых сигналов, 2-х канальный - 1 шт.;- источники питания 24В LOGO 4 шт.;- операторская панель EZ-S6M-F 1шт.;- доп. оборудование (наборы клемм, автоматы питания, кнопки и т.д.);- источник бесперебойного питания Smart UPS 700VA SU INET.Станция управления котлом смонтирована в металлическом шкафу.Параметры питания и потребляемая мощность:Однофазная сеть переменного тока 220 +22/-33 В, частотой 50 +/- 1 Hz, потребляемая мощность - 350 Вт.К контроллеру станции управления подключаются: -датчики температуры, давления, расхода воды, газа; сигналы от вентилятора и дымососа, сигналы управления на них; сигналы от исполнительных механизмов регулирования и сигналы на эти механизмы; сигналы на/от устройства контроля пламени;В контроллере реализуются следующие алгоритмы управления:- розжиг котла;- регулирование уровня в барабане котла путем воздействия на регулирующий клапан;- регулирование тепловой нагрузки котла путем воздействия на дроссельную заслонку на трубопроводе подачи газа на котел;- поддержание заданного соотношения "газ - воздух" путем воздействия на электродвигатель вентилятора через частотный привод

---

;

- поддержание заданного значения разрежения в топке котла путем воздействия на электродвигатель дымососа через частотный привод;

- останов котла.

Для защиты котла контроллер прекращает подачу топлива (закрываются запорные клапаны) при наступлении следующих событий:

- повышении или понижении давления газа перед горелкой;

- уменьшении разрежения в топке котла;

- понижении давления воздуха перед горелкой;

- погасании факела горелки;

- повышении давления в барабане;

- повышении или понижении уровня воды в барабане котла;

- неисправности цепей защиты, включая исчезновение напряжения.
3.5 Комплекс технических средств
АСУ ТП представляет собой комплекс технических средств, состоящий из большого числа различных блоков, моделей и устройств. Основная часть этих устройств – датчики, измерительные преобразователи, исполнительные механизмы являются составной частью АСР. Характерной особенностью АСУ ТП является наличие в ее составе средств вычислительной техники, реализующей алгоритмы комплексом (УВК).

Технические средства для автоматизации выполняют следующие функции:

- сбор и преобразование информации (без изменения ее содержания) о состоянии процесса;

- передача информации по каналам связи (перемещение в пространстве);

- преобразование, хранение и обработка информации, формирование команд управления (перемещение информации во времени с изменением ее содержания); использование и предоставление командной информации для воздействия на процесс и связи с оператором АСУ ТП.

Все средства автоматизации технологических процессов в соответствии с ГОСТ 12997-74 объединяют в функциональные группы, образуемые по характеру преобразования информации в системах управления. В свою очередь, средства функциональных групп классифицируются по признаку отношения к системе и образуют: средства на входе системы (датчики); средства на выходе (выходные преобразователи, средства вывода информации и команд управления процессом); внутрисистемные технические средства (средства промежуточного преобразования информации, обеспечивающие взаимосвязь между устройствами с различными сигналами, различными машинными языками, средства передачи, фиксации и обработки информации).

С учетом структуры и алгоритма функционирования АСУ ТП спроектирован оптимальный выбор комплекса технических средств для системы.

Одним из наиболее важных критериев выбора КТС послужила их стоимость, занимающая в общей стоимости систем управления значительную часть. Выбор ТС для АСУ ТП является задачей оптимизационного, многокритериального характера, от решения которой во многом зависит экономическая эффективность АСУ ТП.

---

Эффективность КТС существенно зависит также от времени и точности преобразования информации и затрат материальных ресурсов, необходимых для создания и эксплуатации КТС. Скорость обработки информации характеризуется затратами времени на решение задачи, а точность обработки – вероятностью появления ошибки в решениях.Рисунок 3. – Схема автоматизации вентиляционной системы газовой блочно-модульной котельной3.6 Описание схемы автоматизации и расшифровка обозначенийАгрегаты воздушного отопления (далее АВО) автоматически поддерживают температуру в помещении котельной не ниже +5ºС. Два АВО находятся в дежурном режиме, а один находится в резерве. АВО включаются (включается вентилятор АВО и открывается клапан в обвязке АВО на сетевой воде) автоматически при достижении температуры в котельной (по сигналу от датчика температуры). Установка температуры для включения АВО выставляется на +6 ºС, для отключения – на +16 ºС. Резервный АВО (А3) вводится в работу вручную кнопкой (сигнал от кнопки без фиксации поступает в шкаф общекотельной автоматики (ШОА) или автоматически, если рабочие АВО не справляются, и температура в котельной падает ниже +4 ºС. Установки выбраны приблизительно и в процессе эксплуатации могут изменяться.Для обеспечения подачи наружного воздуха на горение в газовом котле в стене котельной устанавливаются воздушные клапаны П2…П4. Клапаны открываются одновременно с началом включения горелок котла в работу. Также предусмотрен клапан, обеспечивающий кратность воздухообмен в котельной (П1).Сигналы состояния клапанов (открыт/закрыт), сигнал аварии питания системы отопления передается в шкаф общекотельной автоматики (ШОА).Обогрев воздушных клапанов включается автоматически от шкафа общекотельной автоматики при достижении температуры наружного воздуха ниже +5 ºС.Схема распределения питания 230 В/50 Гц для АВО и 24 В/50 Гц для клапанов организуется в шкафу управления вентиляцией (ШУВ). Вводной автоматический выключатель питания в ШУВ комплектуется независимым расцепителем для автоматического отключения АВО, и закрытия клапанов приточного воздуха (с пружинным возвратом) по сигналу «Пожар в котельной». Расшифровка обозначений на схеме автоматизации (Рисунок 3.3.1) приводится ниже (Рисунок 3.3.1.1).

---