О комплексе технических средств локальных систем автоматического регулирования технологических параметров

Агрегатные комплексы технических средств для автоматизированных систем охватывают устройства формирования измерительной информации, централизованного контроля и регулирования, вычислительные устройства, исполнительные механизмы, логические устройства и др. Агрегатные ком­плексы технических средств представляют собой совокупность изделий, вза­имосвязанных между собой. По функциональному назначению, конструктив­ному исполнению, главным параметрам и другим техническим данным. Их создают блочно-модульным способом с базовыми моделями на единой кон­структивной и элементной базе.

Программируемые логические контроллеры (ПЛК) обеспечивают возможность создания разнообразных ло­кальных АСУ ТП, оптимально приспособленных к конкретным особенностям объекта и к требованиям потребителей, обладающих высокой надежностью в заданных условиях эксплуатации, простых и удобных в обращении. Потребителю предоставляется возможность в процессе эксплуатации изменять конфигурацию, состав и функции системы при необходимости расширения или изменения круга решаемых задач. Совместно с техническими средствами потребителю поставляется необходимое сервисное оборудование и программное обеспечение, позволяющее эффективно использовать вычислительные ресурсы системы, осуществлять автоматическую проверку оборудования, автоматизи­ровать разработку и отладку объектных программ.

Агрегатирование изделий КТС систем промышленной автоматизации предусматривает построение разнообразных объектно-ориентированных блоков, приборов, устройств и комплексов (характеристики которых, в наибольшей возможной степени со­ответствуют индивидуальным требованиям конкретных объектов и систем) из ограниченной номенклатуры составных частей, образующих аппаратную базу комплекса.

Проектная компоновка предусматривает возможность создания объектно- ориентированных изделий всех категорий (т. е. блоков, приборов, устройств, комплексов) без проведения опытно-конструкторских работ и не требует тех­нической подготовки производства при заводском изготовлении и поставке таких изделий. Предпосылками проектной компоновки являются стандар­тизация сигналов и интерфейсов, конструктивная унификация всех изделий, образующих аппаратную базу комплекса.

Средства КТС систем промышленной автоматизации, являясь технической базой локальных АСУ ТП, обеспечивают аппаратное и программное объединение изделий (в том числе заимствованных из других агрегатных комплексов ГСП) для решения следую­щих основных задач: централизованного контроля; непосредственного цифро­вого и супервизорного регулирования технологических параметров; програм­много и логического управления; ручного ввода и отображения технологи­ческой информации; передачи данных между территориально рассредоточен­ными и удаленными системами.

В таких системах средства КТС систем промышленной автоматизации обеспечивают автономное реше­ние всех или части указанных выше задач, а также осуществляют подготовку данных для вышестоящих уровней управления; выполняют процедуры обмена информацией с вычислительными и управляющими комплексами верхнего яpyca по их инициативе; организуют и контролируют исполнение директив, полученных от вышестоящих уровней (в пределах указанного круга основных задач).

Благодаря высоким техническим и технико-экономическим показателям, особенно широте охвата функциональных задач, входных-выходных сигналов и условий применения, минимальной аппаратурной избыточности, удобству проектной компоновки средства (комплексы КТС систем промышленной автоматизации), можно эффективно использовать в качестве активного устройства связи УВК (СМ) ВМ, ПЛК Simatic, ОВЕН и др.) с объектом и оператором-технологом (УСО).

В качестве активного УСО средства КТС систем промышленной автоматизации обеспечивают следую­щее:

• сбор и подготовку для УВК информации о ходе технологического процесса и состоянии оборудования;
• прием данных, вводимых оперативным персоналом, контроль достоверности, редактирование, хранение, отображение вводимой информации;
• выполнение процедур обмена информацией с УВК, в том числе с удаленными;
• хранение командной информации, полученной от УВК, ее преобразование и управление исполнительными устройствами объекта;
• хранение, преобразование, отображение и регистрацию технологической другой информации, полученной от УВК.

Для агрегатных модулей значение вероятности безотказной работы 2000 ч составляет для агрегатных модулей (кроме модулей оперативно-диспетчерского оборудования), не менее 0,98; для модулей оперативно-диспет­черского оборудования, не менее 0,9; для источников питания, не менее 0,92. Среднее время восстановления, мин, не более: блоков — 20; приборов и панелей — 10; устройств — 40; комплексов — 60.

Средний срок службы изделий (агрегатных модулей) промышленных систем управления — не менее 6 лет.

Комплекс контроля и регулирования промышленных систем управления с переменной структурой пред­назначен для построения в АСУ ТП подсистем регулирования технологиче­ских параметров, а также контроля режимов работы объектов, в том числе имеющих нестационарные параметры и функционирующих в условиях помех. Входные и выходные сигналы комплекса имеют стандартные уровни, что позволяет сопрягать его с устройствами, выполненными на других элементных базах, а также с датчиками и исполнительными механизмами.

Комплексы КМ промышленных систем управления —проектное-компонуемые изделия. Межкаркасные соединения выполняют через адаптерные субблоки и монтажную плоскость. Внешние цепи к комплексу подключают через клеммники монтажной плос­кости. Комплекс состоит из субблоков, размещаемых непосредственно в ком­поновочном шкафу, и выносных элементов, которые могут быть размещены на удалении от комплекса (на панелях, пультах управления и др.), и обеспе­чивает решение следующих функциональных задач:

• сбор информации от датчиков с непрерывными выходными, сигналами постоянного тока и напряжения постоянного тока, от датчиков с изменяю­щейся взаимной индуктивностью (ферродинамических и дифтрансформаторных), термопар, термометров сопротивления стандартных градуировок, датчиков с частотными сигналами;
• фильтрацию сигналов напряжения с адаптацией параметров фильтра к характеристикам помех;
• гальваническое разделение входных и выходных цепей; выполнение математических операций сложения, вычитания, деления, умножения, возведения в квадрат, извлечения квадратного корня, диф­ференцирования в условиях действия помех, интегрирования, выделения мак­симального (минимального) сигнала, определения модуля, масштабирования;
• инвертирование, повторение, двустороннее ограничение, коммутацию сигналов напряжения, выдачу опорных напряжений и напряжений коррек­тировки нуля;
• формирование регулирующих воздействий, изменяющихся по ПИД- и ПИ-законам с выходом на электрические, электрогидравлические и электропневматические, исполнительные механизмы (ИМ);
• формирование двух- и трехпозиционных регулирующих воздействий;
• формирование регулирующих воздействий с адаптацией к изменяющимся во времени параметрам регулируемого объекта;
• экстремальное регулирование;
• безударный переход от автоматического управления к ручному и наобо­рот;
• вывод информации на цифровые и аналоговые индикаторы.

В состав комплекса входят следующие субблоки промышленных систем управления:

• фильтрации входного сигнала, содержащего помеху, частота которой существенно (на порядок и более) отличается от частоты полезного сигнала (помеха может иметь электрическую природу или быть вызвана пульсациями измеряемого параметра);
• гальванического разделения входных (однополярной, двух полярной) и выходных (однополярной, двух полярной) цепей постоянного тока или на­пряжения постоянного тока;
• преобразования (переменного напряжения в постоянное), (частотного сигнала в напряжение постоянного тока), (напряжения постоянного тока в частотный сигнал), сигнала низкого уровня в аналоговый сигнал;
• математической обработки информации (умножение, деление, возведение в квадрат, извлечение квадратного корня), (алгебраическое суммирование, селектирование аналоговых сигналов, интегрирование, интегрирование с за­поминанием, дифференцирование, формирование функций, алгебраическое суммирование, инвертирование, определение модуля, двустороннее огра­ничение, выдача опорного напряжения, коммутация сигналов напряжения выработки регулирующих воздействий (с аналоговым и импульсным вы­ходом), (сравнение сигналов напряжения постоянного тока, экстремальное регулирование), (формирование ПИД-закона для объектов с изменяющи­мися статическими и динамическими параметрами);
• ввода задания и управления режимами контуров регулирования (анало­говый и импульсный, импульсный, коммутация аналоговых сигналов, управ­ление выносными коммутаторами);
• индикации в цифровой форме, в аналоговой форме; задания аналогового сигнала дистанционно.
• Питание элементов (субблоков шкафа) и внешних цепей (при необходи­мости) осуществляется от источников питания.

Промышленные компьютеры. Для построения АСУ ТП, работающих автономно или во взаимо­действии с вышестоящими уровнями управления, выполненными на базе та­ких технических средств как КТС ЛИУС, АСВТ и другие, предназначены промышленные компьютеры.

Промышленные компьютеры состоят из регулирующих и функциональных устройств преобра­зования информационных унифицированных аналоговых сигналов измери­тельных преобразователей (датчиков) технологических параметров, обработки и хранения информации и выработки командных аналоговых, импульсных и позиционных сигналов для воздействия на электрические, электрогидравлические и электропневматические исполнительные устройства.

В группу регулирующих устройств комплекса входят различные приборы с аналоговым и релейным выходом, формирующие П-, ПД- и ПИД-законы регулирования, а также обеспечивающие связь с вычислительными маши­нами, аналоговую и дискретную автоподстройку динамических параметров в широких пределах, долговременную аналоговую память, безударный пере­ход с режима ручного управления на автоматический и обратно.

Регулирующие приборы со встроенными станциями управления имеют индикацию, высокоточные ленточные встроенные задатчики, клавишное переключение рода работ, кнопочное управление заданием в сто­рону «больше — меньше», позволяющее изменять задание с постоянной, зара­нее устанавливаемой скоростью, встроенные указатели сигнала рассогласования между заданием и параметром и сигнала о положении регулирую­щего органа. Они могут работать с пропорциональными и интегрирующими исполнительными механизмами.

Комплекс включает также блоки, обеспечивающие выполнение функций ограничения сигналов, селектирования, демпфирования, динамических пре­образований, дифференцирования и интегрирования, сигнализации; матема­тических операций: умножения, деления, извлечения корня, возведения в степень, суммирования; функций гальванического разделения цепей, пре­образования ток — напряжение и обратно, выбора экстремального сигнала и других в различных сочетаниях.

В состав промышленных компьютеров в качестве регулирующих устройств входят: регулирую­щий прибор аналоговый с встроенной станцией управления ПЛК; регули­рующий прибор импульсный с встроенной станцией управления; блоки регулирующие аналоговые расширения ПЛК; импульсные для ПЛК; с дискретной автоподстройкой для ПЛК; с аналоговой автоподстройкой для промышленных контроллеров.

В качестве функциональных устройств автоматизированных систем используют: блоки кондуктивного разделения и суммирования данных промышленных контроллеров; кондуктивного разде­ления двухканальные данных промышленных контроллеров; кондуктивного разделения с двух предельной сигнализацией данных промышленных PLC; нелинейных преобразований данных промышленных PLC; нелинейного преобразования систем промышленной автоматизации; вычислительных операций данных промышленных контроллеров; сравнения че­тырех токовых сигналов данных промышленных ПЛК; селектирования ПЛК; сигнализации полевых данных; динамических преобразований систем промышленной автоматизации; прецизионного интегрирования систем промышленной автоматизации; питания групповой, а также интегратор-счетчик по­стоянного тока.

В состав технических средств автоматизированных систем, кроме того, входят: ручные задат­чики для регулирующих блоков систем промышленной автоматизации и для аналоговых исполнительных устройств автоматизированных систем; блоки ручного управления однокнопочный ПЛК; двухкнопочный ПЛК; трехкнопочный ПЛК: с встроенным указателем систем промышленной автоматизации.

Средства вычислительной техники автоматизированных систем

В состав комплекса технических средств современных АСУ ТП входит совокупность вычислительных и управляющих устройств, обеспечивающих выполнение всех функций конкретных систем управления:

• переработки информаций автоматизированных систем (серийные цифровые и аналоговые вычисли­тельные машины и решающие устройства, специализированные счетные и ре­шающие устройства);
• ввода и вывода программ и информации автоматизированных систем;
• передачи данных автоматизированных систем (организации каналов сопряжения вычислительных средств);
• запоминающие и др.

Технические средства для АСУ ТП выбирают в зависимости от существую­щей номенклатуры и в соответствии с предъявляемыми к ним требо­ваниями по быстродействию, точности, надежности функциональным возмож­ностям, стоимости и другим характеристикам. Это, в свою очередь, опре­деляется степенью переработки и количеством перерабатываемой информации, скоростью передачи информации, видом используемой связи и другими при­чинами.