Управление техническими системами лекции (стр. 15 из 17)
210-1 Манометр пружинный М-… (см. рис. 2.36)
3.4.2 Сигнализация давления (PA).
202-1 Пневматический первичный преобразователь давления,
предел измерения 0… 1,6 МПа, выходной сигнал 0,02…0,1 МПа, марка МС-П-2 (манометр сильфонный с пневмовыходом)
202-2 Электроконтактный манометр с сигнальной лампой ЭКМ-1
202-3 то же, что 104-3
3.4.3 Индикация, регистрация и регулирование давления (PIRC, пневматика)
См. рис. 2.38.
203-1 то же, что 202-1
203-2 то же, что 102-4
203-3 то же, что 102-5
203-4 то же, что 103-3
3.4.4 Индикация и регистрация давления (PIR, эл.).
См. рис. 2.39.
204-1 Первичный преобразователь давления со стандартным токовым выходом 0…5 мА, марка МС-Э (или Сапфир-22ДИ и т.д.)
204-2 то же, что 101-3
3.4.5 Индикация, регистрация, регулирование и сигнализация давления (PIRCA, пневматика).
См. рис. 2.40.
205-1 то же, что 202-1
205-2 то же, что 102-4
205-3 то же, что 102-5
205-4 то же, что 103-3
205-5 то же, что 202-2
205-6 то же, что 202-3
3.5. Схемы контроля уровня и расхода.
Схемы контроля уровня аналогичны схемам контроля давления, поскольку его значение при измерении либо преобразуется в давление, либо датчики уровня, как и датчики давления, имеют на выходе стандартный пневматический или электрический сигнал.
Для измерения расхода жидкости первичные преобразователи устанавливаются в сечении трубопровода, поэтому на схеме из обозначения также, как правило, изображаются встроенным в трубопровод.При использовании сужающих устройств, например, диафрагм, перепад давлений на них замеряется дифманометрами, поэтому схемы автоматизации аналогичны схемам контроля давления. Прочие расходомеры, как правило, уже имеют на выходе стандартный сигнал.
Примеры схем:
301-1 Диафрагма марки ДК6-50-II-а/г-2 (диафрагма камерная, давление Ру = 6 атм, диаметр Dу = 50 мм)
301-2 Дифманометр с пневмовыходом 0,02…0,1 МПа, марка ДС-П1 (для пневматики) или Сапфир-22ДД (для электрической схемы)
302-1 Ротаметр РД-П (с пневмовыходом) или РД-Э (с электрическим выходом)
Таблица 2.2 - Форма спецификации к ФСА.
| поз. | Параметры среды, измеряемые параметры | Наименование и техническая характеристика | Марка | К-во | Приме- чание |
| 100-1 101-1 103-2 | Давление в аппарате, Рmax = 0,5 МПа | Манометр сильфонный с пневмовыходом, вых. сигнал 0,02…0,1 МПа, пределы измерений 0…1,6 МПа | МС-П2 | 3 | по месту |
Приборы в спецификации могут быть сгруппированы по позициям на схеме или по маркам.
Часть 3. Современные системы управления производством.
1. Структура АСУ ТП.
Характерной особенностью развития современной электронной промышленности является бурный рост, сопровождающийся столь же бурным снижением стоимости средств автоматизации, вычислительной техники, коммуникаций, устройств высокоточных измерений параметров.
Цифровые технологии быстро вытесняют аналоговые, преобладавшие в системах управления в недалеком прошлом. Это связано с тем, что возможности цифровых средств измерения и управления на порядок выше, чем у аналоговых. К числу их достоинств относятся:
1) более точное представление измеряемых величин;
2) большая помехозащищенность;
3) возможности построения вычислительных сетей;
4) большая гибкость и эффективность в управлении процессом и т.д.
Все эти возможности связаны с конкретными выгодами для пользователей:
1) ускорение работы операторов системы управления;
2) экономия финансовых ресурсов;
3) повышение качества и корректности решений, принимаемых операторами;
4) уменьшение потерь продукции и др.
Любую автоматическую систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) можно в конечном итоге разделить на 3 основных уровня иерархии:
Самым нижним уровнем является уровень датчиков и исполнительных механизмов, которые устанавливаются непосредственно на технологических объектах. Их деятельность заключается в получении параметров процесса, преобразовании их в соответствующий вид для дальнейшей передачи на более высокую ступень (функции датчиков), а также в приеме управляющих сигналов и в выполнении соответствующих действий (функции исполнительных механизмов).
Средний уровень - уровень производственного участка. Его функции:
- сбор информации, поступающей с нижнего уровня, ее обработка и хранение;
- выработка управляющих сигналов на основе анализа информации;
- передача информации о производственном участке на более высокий уровень.
Верхний уровень в системе автоматизации занимает т.н. уровень управления. На этом уровне осуществляется контроль за производством продукции. Этот процесс включает в себя сбор поступающих с производственных участков данных, их накопление, обработку и выдачу руководящих директив нижним ступеням. Атрибутом этого уровня является центр управления производством, который может состоять из трех взаимопроникающих частей:
1) операторской части,
2) системы подготовки отчетов,
3) системы анализа тенденций.
Операторская часть отвечает за связь между оператором и процессом на уровне управления. Она выдает информацию о процессе и позволяет в случае необходимости вмешательство ход автоматического управления. Обеспечивает диалог между системой и операторами.
Система подготовки отчетов выводит на экраны, принтеры, в архивы и т.д. информацию о технологических параметрах с указанием точного времени измерения, выдает данные о материальном и энергетическом балансе и др.
Система анализа тенденций дает оператору возможность наблюдения за технологическим параметрами и делать соответствующие выводы.
На верхнем уровне АСУ ТП размещены мощные компьютеры, выполняющие функции серверов баз данных и рабочих станций и обеспечивающие анализ и хранение всей поступившей информации за любой заданный интервал времени. а также визуализацию информации и взаимодействие с оператором. Основой программного обеспечения вырхнего уровня являются пакеты SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition - системы управления и доступа к данным).
2. Устройства связи с объектом (УСО).
Почти все технологические параметры, присутствующие в реальном технологическом объекте. имеют аналоговый или дискретный вид. Существует много датчиков, которые могут преобразовывать измеряемые величины только в аналоговый вид (напряжение, сопротивление, давление), а также много исполнительных механизмов, имеющих только аналоговые входные сигналы. Для того, чтобы связать между собой параметры, представленные в аналоговом и цифровом видах, в современной АСУТП используют устройства связи объектом.
Модули УСО - это конструктивно законченные устройства, выполненные в виде модулей, устанавливаемых, как правило, в специализированные платы с клеммными соединителями или стандартный DIN-рельс.
На УСО возлагаются следующие функции:
1) Нормализация аналогового сигнала, т.е. приведение границ шкалы первичного непрерывного сигнала к одному из стандартных диапазонов входных сигналов АЦП.
2) Предварительная низкочастотная фильтрация аналогового сигнала - ограничение полосы частот первичного непрерывного сигнала с целью снижения влияния на результат измерения помех различного происхождения.
3) Обеспечение гальванической изоляции между источниками сигнала и каналами системы.
Помимо этих функций ряд УСО может выполнять более сложные функции за счет наличия в их составе АЦП, дискретного ввода-вывода, микропроцессора и интерфейсов передачи данных.
По характеру обрабатываемого сигнала УСО можно разделить на аналоговые, дискретные и цифровые.
Аналоговые УСО (аналого-цифровые преобразователи АЦП, цифро-аналоговые преобразователи ЦАП и др.) должны обладать большой точностью, линейностью и большим напряжением изоляции.
Дискретные УСО обеспечивают опрос датчиков с релейным выходом, выключателей, контроля наличия напряжения в сети и т.д., а выходные дискретные УСО формируют сигналы для управления пускателями, двигателями и прочими устройствами. Дискретные УСО удовлетворяют тем же требованиям, что и аналоговые, но, кроме того, обладают минимальным временем переключения, а выходные могут обеспечивать коммутацию более высоких токов и напряжений.
Среди модулей УСО существуют также устройства, работающие только с цифровой информацией. К ним относятся коммуникационные модули, предназначенные для сетевого взаимодействия (например, повторители для увеличения протяженности линии связи, преобразователи интерфейсов RS-232/RS-485).
По направлению прохождения данных модули УСО можно разделить на три типа:
1) устройства ввода, обеспечивающие передачу сигналов датчиков;
2) устройства вывода для формирования сигналов на исполнительные механизмы;
3) двунаправленные.
В реальных системах модули УСО могут не присутствовать в виде самостоятельных устройств, а входить в состав датчиков (в этом случае датчики называют интеллектуальными) или промышленных компьютеров. Примером могут служить датчики, выдающие готовый цифровой сигнал. в этом случае граница между первичным преобразователем и УСО проходит где-то внутри датчика. С другой стороны, УСО могут быть выполнены в виде АЦП/ЦАП-плат, вставляемых в стандартные ISA или PCI слоты компьютера. В этом случае аналоговые сигналы могут быть введены прямо в компьютер, где и преобразуются в цифровой вид.