Главная | Обратная связь

Управляющие ЭВМ в АСУ ТП

АСУ ТП

Реализация функций АСУ ТП металлургического производства осуществляется обычно технической структурой комбинированного управления, включающей управляющий вычислительный комплекс (УВК) и локальные автоматические системы контроля и регулирования технологических параметров.

Выделяют пять уровней систем автоматизации:

· нижний уровень – средства получения и преобразования информации,

· второй и третий – локальные регулирующие устройства,

· четвертый – средства централизованного управления,

· пятый – управление на уровне АСУП.

Задача синтеза систем управления заключается в выборе рациональной струк­туры системы управления и номенклатуры ее элементов. Основным критерием при решении этих задач является удовлетворение тре­бований технологического процесса, надежность и эффективность работы элементов системы и достижение заданного качества управ­ления или регулирования.

При синтезе САУ ТП применяют следующие принципы и понятия:

Блочно-модульная компоновка представляет собой разложение процесса управления на однотипные повторяющиеся операции, которые реализуются минимальным набором серийных ТСА, укрупненных в блоки и модули. Модуль представляет собой унифицированный узел, обеспечивающий выполнение типовых операций в составе блока или прибора.

Агрегатирование базируется на блочно-модульной компоновке ТСА в укрупненные агрегаты, совместимые по информационным и конструктивным параметрам в АСУ ТП.

Унификация позволяет ограничить многообразие параметров и технических характеристик, конструктивных особенностей исполнения, принципов действия и схем ТСА.

В децентрализованных системах автоматического управления ав­томатические регуляторы являются выходными устройствами, непо­средственно воздействующими на объекты управления, поэтому их статические и динамические свойства и законы регулирования долж­ны быть согласованы с характеристиками объектов по каждому ка­налу регулирования, а качество регулирования должно соответство­вать требованиям технологического процесса, условиям охраны тру­да и защиты окружающей среды.

При централизованном управлении регулирование осущест­вляется непосредственно УВМ. Вся информация обрабатывается вы­числительной машиной, которая формирует законы автоматического регулирования и реализует их на объекте управления. При этом УВМ должна обеспечить решение тех же задач, которые сформулированы для автономных автоматических регуляторов.

При разработке АСУ ТП могут возникнуть две задачи: автомати­зация действующих или новых проектируемых технологических аг­регатов и/или процессов.

При автоматизации существующих металлургических агрегатовосуществляются следующие мероприятия:

1. Анализ работы агрегата с целью выявления и устранения нару­шений режимов и определения технико-экономических показателей работы до начала автоматизации.

2. Обследование вспомогательного оборудования агрегата (вентиляторов, экс­гаустеров, трубопроводов, отсечных и регулирующих клапанов, диа­фрагм) с целью определения его состояния и мощности, соответствия требованиям работы на автоматизируемой печи.

3. Исследование агрегата как объекта автоматического управления:

а) предварительными наблюдениями устанавливают

– основные ре­жимы работы печи;

– диапазоны колебания входных параметров;

– вариации управляющих воздействий (при ручном управлении);

– диапазон колебаний параметров, определяющих состояние процесса и качество нагрева;

– основные возмущения, нарушающие ход процесса. При наличии нарушений в тепловом, гидравлическом и температурном режи­мах и значительной дисперсии технологических параметров прини­маются меры для упорядочения теплового и технологического ре­жимов работы печей;

б) определяют статические и динамические характеристики объек­та по различным каналам. По возможности создают статическую или
детерминированную модель процесса.

4. Выбор регулируемых параметров и основных регулирующих воздействий.

5. Синтез локальных систем стабилизации отдельных параметров и локальных систем управления, связывающих ряд стабилизирующих регуляторов.

6. Разработка структурных схем и алгоритмов управления отдельными режимами работы агрегата и комплексной системы автомати­ческого управления.

7. Включение в систему УВМ, которая вначале работает в режиме
"советчика мастера", а затем после уточнения и тщательной отра­ботки алгоритма управления подключается к управлению процессом.

8. Определение технико-экономических показателей автоматизированного агрегата и проведение сравнительной оценки его работы до и после автоматизации.

При создании новых технологических аг­регатов функциональная схема управления разрабатывается на основе изучения автоматизации аналогичных или сходных объек­тов, с учетом особенностей проектируемого агрегата, с прогнози­рованием развития средств контроля, регулирования и управления.

В ходе разработки новых технологических процессов и агрегатов с полной их автоматизацией при использовании достижений теории автоматического управления (ТАУ), современной элементной базы ТСА и управляющих вычислительных комплексов (УВК).

Завершается работа по синтезу САУ оценкой результатов ее работы или прогнозом результатов регулирования, рассчитанных на ЭВМ. При этом могут быть исследованы различные варианты выбора струк­туры и настроек системы по различным каналам регулирования.

 

 

Комплексы электрических средств регулирования

 

Для управления сложными химическими, физическими процессами, протекающими в металлургических агрегатах большой единичной мощности, разработаны комплексы ап­паратуры РП, "Каскад", АКЭСР, КТС ЛИУС, микропроцессорные системы.

Эти системы построены в рамках требований ГСП и включают все группы функциональных устройств: преобразующие, функцио­нальные, регулирующие, командные и исполнительные блоки.

Эти устройства осуществляют стаби­лизацию заданного параметра, соотношение параметров, каскадное регулирование, введение ручного или автоматически изменяющего­ся задания, дистанционное управление процессами, суммирование и размножение сигналов, статическую и динамическую коррекцию, логические переключения, синхронизацию перемещения исполни­тельных механизмов, ограничение диапазона изменения сигналов, рас­пределение их по нескольким каналам и другие операции.

Использование унифицированных сигналов и блочно-модульный принцип конструирования повышают информативно-эксплуатационные показатели комплексов электриче­ских средств регулирования и управления.

К электрическим регулирующим устройствам аппаратного типа относятся приборы комплексов РП, Р и КП, являющиеся релейны­ми бесконтактными средствами с импульсным управлением испол­нительным механизмом.

В качестве примера рассмотрим комплекс средств РП.

Измерительные блоки обеспечивают прием и обработку следующих унифи­цированных и неунифицированных сигналов:

И-УЗ суммирование и масштабирование 4-х токовых сигналов 0…5 мА с их гальванической развязкой,

И-ТЗ сигнал от термоэлектрического термометра,

И-СЗ сигналы от двух термо­метров сопротивления,

И-ПЗ — до четырех сигналов от дифференциально-трансформаторных, индукци­онных и ферродинамических преобразователей.

 

 

Функциональные блоки Д-У и Д-П формируют дифференциаль­ную составляющую закона регулирования, а ОУ служит для огра­ничения по максимуму или минимуму токового сигнала 0…5 мА.

Релейный блок РП служит для усиления и преобразования сигнала, поступающе­го от измерительного блока, и фор­мирования совместно с испол­нительными механизмами постоянной скорости МЭО или МЭОК заданного закона ре­гулирования.

Блок дистанционного управления БДУ-3 позволяет осуществлять ручное управление положением исполнительного механизма по по­казаниям дистанционного указателя положения ДУП-М.

В блок можно вводить внутренний задающий сигнал, который может плавно изменяться с помощью узкодиапазонного реостатного задатчика ЗД-50 (±10%) или ши­рокодиапазонного задатчика ЗД-100 (0–100 %). Более высокая надежность обеспечивается при использовании узкодиапазонного бес­контактного задатчика ЗД-5.

Управляющие ЭВМ в АСУ ТП

 

Управляющая электронная вычислительная машина (УВМ) с внеш­ними периферийными устройствами составляет УВК. УВМ работает в управляющем режиме и одновременно выполняет функции контроля.

УВМ выполняет следующие управляющие функции: пуск и оста­новку агрегата; выбор по критерию оптимальности параметров опти­мального режима; формирование управляющих воздействий на объект; расчет и регистрацию текущих и усредненных технико-экономических показателей; корректирование при технологической необходимости математической модели объекта; прием и обработку командных сигна­лов от иерархически вышестоящих САУ и выдачу последним ответной информации.

Связь УВМ с технологическим процессом объекта осуществляется устройствами связи с объектом (УСО) одностороннего и двустороннего обмена и передачи информации. Имеется также устройство связи с опера­тором-диспетчером (УСОД), укомплектованное клавиатурой управления и устройством отображения и регистрации информации.

Требования к УВК

Вычислительная техника, применяемая в промышленных системах автоматизации, во многом напоминает ту, что используется в конторах и учебных классах. Но, разумеется, имеет и ряд существенных отличий, позволяющих ей качественно работать в тяжелых производственных условиях.

При выборе технических средств обычно ориентируются на то, в какой мере удовлетворяются предъявляемые к ним требования. Среди этих требований можно выделить основные, невыполнение которых вообще исключает возможность использования техники, и дополнительные.