Главная
страница 1
§10. Уровни промышленной автоматики. Общая структура современной промышленной автоматизации и АСУ ТП

Современная Промышленная автоматика в соответствии с государственной системой промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП) - это совокупность технических средств (ТС), включающих в себя средства измерения (СИ) и средства автоматизации (СрА) отраслевого (промышленного) назначения, предназначенные для восприятия, преобразования и использования информации для контроля, регулирования и управления.

К средствам промышленной автоматики относят:


  1. технико-информационные средства измерения и регулирования,

  2. функциональные и логические электронные устройства;

  3. вторичные приборы и индикаторы;

  4. регуляторы, включая задатчики;

  5. исполнительные механизмы включая релейно-контактные устройства;

  6. источники питания.

К основным сферам промышленной автоматики относят контроль и регулирование:

  1. тепло-, электроэнергетических и механических величин,

  2. химического состава и физических, свойств газов, жидкостей и твердых тел.

Системы автоматизации – информационно объединенная совокупность программируемых устройств автоматизированного и автоматического контроля, регулирования и управлении.

Составными элементами средств измерения являются подсистемы:



  1. технологической и аварийной сигнализации,

  2. автоматической блокировки и технологической защиты,

  3. аварийного управления,

  4. регистрации состояния управляемого процесса и действий оператора.

  5. коммуникации данных между устройствами системы и с внешними информационными системами.

Проектирование (создание) систем автоматизации выполняется только в соответствии с НТД, включая стандарты предприятия и другие внутренние нормативные документы.

§10.1. Общая нормативная классификация промышленной автоматики

В соответствии с НТД по виду и составу измеряемых и регулируемых величин средства промышленной автоматики делятся на 5 групп:



Структурная группа величин

Состав измеряемых и регулируемых величин

Теплоэнергетические

температура, давление, перепад давления, уровень, расход

Электроэнергетические

сила электрического тока; электрическое напряжение, электрический потенциал, разность электрических потенциалов, электродвижущая сила; активная мощность; реактивная мощность; полная мощность; коэффициент мощности; частота; индуктивность, взаимная индуктивность; электрическая емкость; электрическое сопротивление

Механические

линейные и угловые величины; угловая скорость; момент силы, момент пары сил; число изделий; твердость материалов; вибрация; звуковое давление; масса

Химический состав

массовое содержание, химические свойства и состав газов, жидкостей, твердых тел

Физические свойства

относительная влажность; электрическая проводимость; плотность; динамическая и кинематическая вязкость; мутность

В соответствии с ГСП (государственной системой промышленных приборов и средств автоматизации), по объему выполняемых функций промышленной автоматики делятся на 3 категории:



  • локальные системы автоматического контроля, регулирования и управления (достаточно простой набор однородных функций (обычно – контроль, регулирование и регистрация) с числом каналов контроля, управления и регулирования от 1 до 8),

  • централизованные системы автоматического контроля, регулирования и управления (многоуровневые системы с большим набором разнородных функций (включая информационное обеспечение и внутри- и междууровневую коммуникацию данных) с числом каналов от 9 до нескольких десятков или сотен),

  • автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) (многоканальное оптимальное регулирование технологического процесса).http://www.automation-system.ru/images/stories/prom-avtomat/main.jpg

Иерархический принцип построения систем автоматизации - распределение общих функций системы по нескольким уровням с ростом масштабов управления снизу вверх.

Рис.1.1.Типовая функциональная схема современной промышленной автоматики.


Общая современная структура промышленной автоматики и ее уровни:

  1. Верхний уровень системы автоматизированного управления называют АСУ предприятия (АСУП) (по содержанию он являются бизнес-уровнем управления целым предприятием или его отдельным структурным элементом).

  2. Нижние уровни обеспечивают АСУ ТП,

  3. Диспетчерский уровень управления обеспечивает интеграцию АСУ ТП в АСУП.

При построении средств современной промышленной автоматики (обычно в виде АСУ ТП) используется иерархическая информационная структура с применением на разных уровнях вычислительных средств различной мощности.

Общая современная структура АСУ ТП:

Рис.1.2.Типовая функциональная схема современной АСУ ТП.

общая структура автоматики асу тп

Обозначения:

ИП - измерительные преобразователи (датчики),

ИМ - исполнительные механизмы,

ПЛК - программируемый логический контроллер,

ПрК - программируемый (настраиваемый) контроллер,

ИнП - интеллектуальные измерительные преобразователи,

ИнИМ - интеллектуальные исполнительные устройства,

Модем- модулятор/демодулятор сигналов,

ТО - техническое обеспечение (аппаратная часть, «железо»),

ИО - информационное обеспечение (базы данных),

ПО - программное обеспечение,

КО - коммуникационное обеспечение (последовательный порт и ПО).

ПОпл - программное обеспечение пользователя,

ПОпр - программное обеспечение производителя,

Инд - индикатор.

В настоящее АСУ ТП обычно реализуются по схемам:


  1. 1-уровневой (локальная система), содержащей программируемый логический контроллер (ПЛК), или моноблочный настраиваемый контроллер (МНК) обеспечивающие индикацию и сигнализацию состояния контролируемого или регулируемого ТП на передней панели,

  2. 2-уровневой (централизованная система), включающих:

    1. на нижнем уровне несколько ПЛК с подключенными к ним датчиками и исполнительными устройствами,

    2. на верхнем уровне – одна (возможно несколько) операторских (рабочих) станций (автоматизированных рабочих мест (АРМ) оператора).

Обычно рабочая станция или АРМ - это ЭВМ в специальном промышленном исполнении, со специальным программным обеспечением, – системой сбора и визуализации данных (SCADA-системы).

§10.2. Одноуровневые и двухуровневые системы промышленной автоматики

Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП:

Рис.1.3.Типовая функциональная схема одноуровневой системы автоматического управления САУ.

асу тп

Основные функции элементов:



ПЛК:

  1. прием дискретных сигналов от преобразователей технологического оборудования,

  2. аналого-цифровое преобразование (АЦП) аналоговых сигналов, поступающих на входы из преобразователей,

  3. масштабирование и цифровая фильтрация данных после АЦП,

  4. обработка принятых данных по программе функционирования,

  5. генерация (в соответствии с программой) управляющих дискретных сигналов и подача их на исполнительные устройства,

  6. цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) выходных информационных данных в выходные аналоговые сигналы,

  7. подача управляющих сигналов на соответствующие исполнительные устройства,

  8. защита от потери работоспособности из-за зависания процессора с помощью сторожевого таймера,

  9. сохранение работоспособности при временном отключении электропитания (за счет источника бесперебойного питания с аккумулятором достаточной емкости),

  10. контроль за работоспособностью датчиков и достоверностью измеренных величин,

  11. индикация текущих и интегральных значений измеряемых величин,

  12. контрольная сигнализация состояния управляемого процесса,

  13. контрольная световая и символьная сигнализация состояния контроллера,

  14. возможность конфигурации (настройки параметров) через ПК подключаемый, к специальному порту.

Преобразователи:

  1. преобразование значения измеряемой величины (температуры, давления, перемещения и т.д.) в непрерывный или импульсный (для счетных входов ПЛК) электрический сигнал.

Исполнительные устройства:

  1. преобразование управляющих электрических непрерывных или импульсных сигналов в механическое перемещение исполнительных механизмов, электронное управление током в силовых цепях и т.д.

Устройство согласования (при необходимости):

  1. гальваническая или другие виды развязки между ПЛК и исполнительными устройствами (ИУ),

  2. согласование допустимых значений выходного тока управляющих каналов ПЛК и тока, необходимого для нормальной работы ИУ.

При недостаточном числе каналов одного ПЛК используется схема распределенного ввода/вывода с использованием других (управляемых, ведомых ПЛК) или дополнительных контроллеров (модулей) ввода/вывода.

Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП с распределенным вводом/выводом:


Рис.1.4.Типовая функциональная схема одноуровневой АСУ ТП с распределенным вводом/выводом.

http://www.automation-system.ru/images/stories/prom-avtomat/asdfx.gif

Рис.1.5.Типовая функциональная схема 2-уровневой АСУ технологического процесса.



асу тп

Все ПЛК и АРМы объединены промышленной информационной сетью, обеспечивающей непрерывный обмен данными.


Преимущества: позволяет распределить задачи, между узлами системы, повысив надежность ее функционирования.

Основные функции нижнего уровня:


  1. сбор, электрическая фильтрация и АЦП сигналов с преобразователей (датчиков);

  2. реализация локальных АСУ технологического процесса в объеме функций ПЛК одноуровневой системы;

  3. реализация аварийной и предупредительной сигнализации;

  4. организация системы защит и блокировок;

  5. обмен текущими данными с ПК верхнего уровня через промышленную сеть по запросам ПК.

Основные функции верхнего уровня:


  1. визуализация состояния технологического процесса;

  2. текущая регистрация характеристик технологического процесса;

  3. оперативный анализ состояния оборудования и технологического процесса;

  4. регистрация действий оператора, в том числе при аварийных сообщениях;

  5. архивация и длительное хранение значений протоколов технологического процесса;

  6. реализация алгоритмов «системы советчика»;

  7. супервизорное управление

  8. хранение и ведение баз данных:

    • параметров техпроцессов,

    • критических параметров оборудования,

    • признаков аварийных состояний технологического процесса,

    • состава допускаемых к работе с системой операторов (их паролей),

Таким образом, нижний уровень реализует алгоритмы управления оборудованием, верхний - решение стратегических вопросов функционирования.
Например, решение включить или выключить насос принимается на верхнем уровне, а подача всех необходимых управляющих сигналов, проверка состояния насоса, реализация механизма блокировок выполняется на нижнем уровне.
Иерархическая структура АСУ технологического процесса подразумевает:

  1. поток команд направлен от верхнего уровня к нижнему,

  2. нижний отвечает верхнему по его запросам.

Это обеспечивает предсказуемое поведение ПЛК при выходе из строя верхнего уровня или промышленной сети, поскольку такие неисправности воспринимаются нижним уровнем как отсутствие новых команд и запросов.

При конфигурации ПЛК устанавливается: до какого времени после получения последнего запроса ПЛК продолжает функционировать, поддерживая последний заданный режим, после чего переходит в нужный при данной аварийной ситуации режим работы.


Смотрите также:
§10. Уровни промышленной автоматики. Общая структура современной промышленной автоматизации и асу тп
89.09kb.
1 стр.
Расширенная функциональность с системой асу тп aprol
12kb.
1 стр.
Требования промышленной безопасности в коксохимическом производстве Общие положения
713.63kb.
4 стр.
Правильный выбор реле для интерфейсов промышленной автоматики
119.55kb.
1 стр.
Величайшие творения техники подсказаны нам природой
67.08kb.
1 стр.
Вопросы по специальности 05. 13. 12 «Системы автоматизации проектирования
51.08kb.
1 стр.
Вопросы по специальности 05. 13. 12 «Системы автоматизации проектирования
55.37kb.
1 стр.
О предстоящей российской промышленной выставке в ереване
25.95kb.
1 стр.
Инновации в автоматизации: специализированный семинар на БелАЗе
77.03kb.
1 стр.
Р-экспо групп приглашает Вас принять участие или посетить международные выставки по промышленной автоматизации – 2013 года
189.86kb.
1 стр.
Закон челябинской области о промышленной политике в Челябинской области Принят постановлением
125.81kb.
1 стр.
Закон волгоградской области о промышленной политике на территории Волгоградской области
127.19kb.
1 стр.