4+ЛЕКЦИЯ+Микропроцессорные+системы+управления+ТП. 4. 1 Системы управления технологическими процессами
 Скачать 97.33 Kb.
|
4 Лекция: МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ. КОНЦЕПЦИЯ ПОСТРОЕНИЯ4.1 Системы управления технологическими процессамиГОСТ 19675–74 определяет автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУТП) как человеко-машинную систему, обеспечивающую автоматизированный сбор и обработку информации, необходимой для оптимизации управления технологическим объектом в соответствии с принятым критерием. Системы управления ТП бывают двух видов: автоматические и автоматизированные Система автоматического управления (САУ) – это совокупность устройств, обеспечивающих управление объектом без непосредственного участия человека. Она выполняет функции автоматического регулирования, каскадного и программного регулирования, многосвязного автоматического регулирования, логического управления (блокировки), оптимального управления переходными режимами, оптимального управления с адаптацией и изменением алгоритмов и параметров системы. Автоматизированная система управления (АСУ) предполагает участие человека (оператора, диспетчера) в качестве составной органической части системы управления. АСУ ТП – человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированные сбор, обработку информации и управление технологическими объектами в соответствии с принятыми критериями. Структурные схемы современных систем управления предприятиями и технологическими процессами строят с использованием приборов, средств автоматизации и вычислительной техники построенных на базе микропроцессоров. Обработка и передача информационных сигналов в таких системах управления и регулирования осуществляется в цифровом виде с использованием стандартных интерфейсов и сетевых решений. АСУ(САУ) ТП – одно из наиболее специфических применений микропроцессорной техники. Микропроцессорная техника и устройства входящие в состав АСУТП, управляют техническим объектом управления (ТОУ), функционирующим в реальном времени и реализующим технологический процесс. На микропроцессорную технику возложены задачи: - управления пуском и остановом технологического оборудования; - контроля состояния технологического оборудования и защиты от перегрузок; - поддержания заданного режима работы оборудования; - стабилизации отдельных технологических параметров; - оптимизации качественных и количественных показателей работы отдельных агрегатов и технологического объекта в целом и т. п. С функциональной точки зрения АСУТП представляет собой программно-технический комплекс (ПТК), осуществляющий во взаимодействии с человеком ввод, обработку и отображение сигналов, характеризующих состояние ТП, а также выработку управляющего воздействия при управлении ходом ТП. ПТК – программно-технический комплекс – предназначен для формирования информации, ее обработки, хранения, управления объектами посредством микропроцессорных средств в комплекте с межсетевыми структурами, программным обеспечением и сервисными устройствами для эксплуатации, поверки, контроля работы, наладки и обслуживания и др. ПТК состоит из программируемых микропроцессорных контроллеров (ПМК) и программируемых логических контроллеров (ПЛК) оптимальной информационной мощности, стандартных ПК, сетевого оборудования, операционной системы (ОС), программного комплекса, удобного при эксплуатации, разработке и тестировании задач АСУТП. ПЛК – программируемый логический контроллер – предназначен для обработки двухпозиционных сигналов с системой команд, рассчитанных на решение логических задач. Используются для автоматизации пуска и останова технологического оборудования, распознавания аварийных ситуаций, защиты, позиционного регулирования и решения других логических задач. ПМК – программируемый микропроцессорный контроллер – специализированная управляющая микро-ЭВМ, предназначенная для работы в локальных и распределенных системах управления согласно фиксированным наборам программ, размещенных в ПЗУ. ПМК подразделяются на контроллеры логического, регулирующего и координирующего типа. Ориентированы на применение в системах управления нижнего уровня, т. е. осуществляют сбор, обработку информационных сигналов о состоянии ТП. ПМК могут работать автономно (в составе локальной САР) или в составе децентрализованной системы управления совместно с ПЭВМ. ПМК универсальны и имеют модульную структуру. Функционирование АСУ ТП осуществляется за счет взаимодействия ее составных частей: - информационного обеспечения; - программного обеспечения; - технического обеспечения; - организационного обеспечения; - действий оперативного персонала. 4.2 Организация управления в АСУ ТПОрганизация управления в АСУ ТП требует получения информации о протекании ТП и определения оптимального режима функционирования объекта с реализацией найденных оптимальных управляющих воздействий на технологический объект управления (ТОУ). Содержание основных этапов реализации управления ТОУ представлены на рисунке 2.1 По способу реализации информационных и управляющих функций и по структуре АСУТП подразделяются: 1 АСУ ТП, функционирующие без программно-технического комплекса, которые обеспечивают управление отдельными аппаратами, агрегатами с помощью локальных систем (дистанционное управление, автоматическое регулирование, сигнализация, измерение по вызову и др.). Структура таких АСУТП представлена на рисунке 2.2 2 АСУТП, функционирующие с ПТК и выполняющие информационные функции централизованного контроля, обработки информации и регистрации технико-экономических показателей. Выбор и осуществление управляющих воздействий здесь осуществляет человек-оператор (рисунок 2.3)  Рисунок 2.1 - Основные этапы реализации управления ТОУ  Рисунок 2.2 – Структура АСУТП, функционирующей без ПТК  Рисунок 2.3 – АСУ ТП с ПТК, выполняющим информационно-вычислительные функции 3 АСУТП, функционирующие с ПТК в режиме «советчика». ПТК выполняет информационные функции и формирует советы по управлению и осуществляет поиск оптимальных решений, которые принимаются и реализуются оперативным персоналом. Такая система может осуществлять диалоговый режим (рисунок 2.4).  Рисунок 2.4 – Структура АСУТП, выполняющей информационные функции (в режиме «советчика») 4 АСУТП, функционирующие в автоматическом режиме, при котором ПТК реализует управляющие функции в целях автоматического формирования и осуществления управляющих воздействий на ТОУ. При этом реализуется супервизорное управление, когда средства управляющего вычислительного комплекса автоматически изменяют уставки или параметры настройки локальных систем автоматического управления регулирующим устройствам вблизи параметров оптимального протекания ТП (рисунок 2.5).  Рисунок 2.5 – Структура АСУТП, функционирующей в супервизорном режиме 5 АСУТП, реализующая автоматический режим прямого непосредственного цифрового управления (НЦУ), в котором ПТК реализует управляющие функции. Целью таких АСУТП является автоматическая выработка управляющих воздействий на ТОУ, при этом ПТК формирует воздействия непосредственно на исполнительные органы, а регуляторы полностью исключаются из схем управления. В этом режиме все процедуры переработки информации осуществляются ПТК без участия человека (рисунок 2.6).  Рисунок 2.6 – Структура АСУТП, функционирующей в режиме непосредственного цифрового управления 4.3 Концепция построения микропроцессорных систем управления Цель создания и внедрения систем управления: обеспечение качества продукции, увеличение экономичности производства, повышение надежности функционирования оборудования, повышение производительности, обеспечение экологичности и безопасности условий труда обслуживающего персонала. Режим функционирования системы управления: автоматизированный (человек + ЭВМ). Система управления: цифровая. Аппаратура: модули ввода/вывода → локальный ПЛК или ПМК → промышленный ПТК + SCADA-система + коммуникационные связи. Операционная система (ОС): фирменная ОС → универсальная ОС РВ → Windows NT → Windows NT + расширение РВ → Unix ОС РВ QNX и др. Программирование: специальные средства → языки IES-1131-3 → VBA, С++, JAVA, и др. |