Entwicklung eines Strukturdiagramms des ASU MKT. Erstellung eines Funktionsplans und Beschreibung der wichtigsten Funktionseinheiten des ACS Blockschaltbild automatisierter Überwachungs- und Steuerungssysteme

Vorlesung 9

Bei der Entwicklung eines Automatisierungsprojekts muss zunächst entschieden werden, von welchen Orten aus bestimmte Teile des Objekts gesteuert werden, wo sich Kontrollpunkte und Bedienräume befinden, in welcher Beziehung sie zueinander stehen sollen, d. Es ist notwendig, die Fragen der Wahl einer Managementstruktur zu lösen. Die Steuerungsstruktur wird als eine Menge von Teilen eines automatischen Systems verstanden, in die es nach einem bestimmten Kriterium unterteilt werden kann, sowie die Wege der Übertragung von Einflüssen zwischen ihnen. Eine grafische Darstellung einer Managementstruktur wird als Strukturdiagramm bezeichnet. Obwohl die Ausgangsdaten für die Wahl der Managementstruktur und deren Hierarchie mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad vom Auftraggeber bei der Erteilung des Konstruktionsauftrages ausgehandelt werden, sollte die komplette Managementstruktur von der Konstruktionsorganisation entwickelt werden.

In der sehr Gesamtansicht das Strukturschema des Automatisierungssystems ist in Abbildung 9.1 dargestellt. Das Automatisierungssystem besteht aus einem Automatisierungsobjekt und einer Steuerung für dieses Objekt. Durch eine gewisse Interaktion zwischen Automatisierungsobjekt und Steuerungssystem liefert das Automatisierungssystem als Ganzes das erforderliche Ergebnis der Objektfunktion, gekennzeichnet durch die Parameter x 1 x 2 ... x n

Der Betrieb eines komplexen Automatisierungsobjekts ist durch eine Reihe von Hilfsparametern y 1, y 2, ..., y j gekennzeichnet, die ebenfalls überwacht und geregelt werden müssen.

Im Betrieb erhält das Objekt Störeinflüsse f 1, f 2, ..., f i, die zu Abweichungen der Parameter x 1, x 2, x n von ihren geforderten Werten führen. Informationen über die aktuellen Werte x 1, x 2, xn, y 1, y 2, yn gehen in die Steuerung ein und werden mit den vorgegebenen Werten gj, g 2, ..., gk verglichen, als Ergebnis welche das Regelungssystem Regelaktionen E 1, E 2, ..., E m erzeugt, um Abweichungen in den Ausgangsparametern zu kompensieren.

Abbildung 9.1 - Blockschaltbild des Automatisierungssystems

Die Wahl der Steuerungsstruktur für das Automatisierungsobjekt hat einen erheblichen Einfluss auf die Effizienz seiner Arbeit und reduziert die relativen Kosten des Steuerungssystems, seine Zuverlässigkeit, Wartbarkeit usw.

Generell kann jedes System dargestellt werden:

· Konstruktive Struktur;

· Funktionelle Struktur;

· Algorithmische Struktur.

In der konstruktiven Struktur des Systems ist jeder seiner Teile ein eigenständiges konstruktives Ganzes (Abbildung 9.1).

Das konstruktive Schema enthält:

· Objekt- und Automatisierungssystem;

· Informations- und Kontrollflüsse.

In der algorithmischen Struktur ist jeder Teil so ausgelegt, dass er einen spezifischen Algorithmus zur Transformation des Eingangssignals ausführt, der Teil des gesamten Algorithmus für das Funktionieren des Systems ist.

Der Designer entwickelt ein algorithmisches Blockschaltbild (ACC) des Automatisierungsobjekts basierend auf Differentialgleichungen oder grafischen Merkmalen. Das Automatisierungsobjekt wird in Form mehrerer Verknüpfungen mit verschiedenen, miteinander verbundenen Übertragungsfunktionen dargestellt. In ACC haben einzelne Links möglicherweise keine physische Integrität, aber ihre Verbindung (das Schema als Ganzes) sollte in Bezug auf statische und dynamische Eigenschaften gemäß dem Funktionsalgorithmus dem Automatisierungsobjekt entsprechen. Abbildung 9.2 zeigt ein Beispiel für ein ACS ACS.

Abbildung 9.2 - Algorithmisches Blockdiagramm, dargestellt in Form einfacher Links

In einer funktionalen Struktur ist jedes Teil so ausgelegt, dass es eine bestimmte Funktion erfüllt.

In Automatisierungsprojekten werden Strukturdiagramme mit Elementen von Funktionszeichen abgebildet. Ausführliche Informationen zum Funktionsaufbau mit Angabe von lokalen Regelkreisen, Regelkanälen und Prozesssteuerung sind in Funktionsplänen (Vorlesung 10) enthalten.

Das Strukturschema des APCS wird in der Phase „Projekt“ in einem zweistufigen Design entwickelt und entspricht der Zusammensetzung des Systems. Als Beispiel zeigt Abbildung 9.3 ein Blockschaltbild der Steuerung der Schwefelsäureproduktion.

Abbildung 9.3 - Fragment des Strukturdiagramms der Verwaltung und Kontrolle der Schwefelsäureproduktion:

1 - Kommunikationsleitung mit dem chemischen Labor der Werkstatt; 2 - Kommunikationslinie mit Kontroll- und Managementpunkten der Säureabteilung; 3 - Kommunikationslinie mit dem Kontroll- und Verwaltungspunkt der technologischen Linien III und IV

Das Strukturdiagramm zeigt in allgemeiner Form die wesentlichen Projektentscheidungen zu den funktionalen, organisatorischen und technischen Strukturen des APCS unter Beachtung der Hierarchie des Systems und der Beziehungen zwischen den Kontroll- und Führungspunkten, dem Betriebspersonal und dem technologischen Kontrollobjekt. Die Grundsätze der Organisation der Betriebsführung eines technologischen Objekts, der Zusammensetzung und Bezeichnung einzelner Elemente des Strukturplans, die bei der Implementierung des Strukturplans angenommen wurden, sollten in allen Projektdokumenten für das APCS beibehalten werden.

Tabelle 9.1 - Funktionen des APCS und ihre Symbole in Abbildung 9.3

Das Blockschaltbild zeigt die folgenden Elemente:

1. technologische Unterabteilungen (Abteilungen, Sektionen, Werkstätten, Produktion);

2. Kontroll- und Verwaltungsstellen (örtliche Tafeln, Betreiber- und Versandstellen, Blocktafeln usw.);

3. technisches Personal (operativ) und zusätzliche Sonderdienste zur Betriebsführung;

4. Hauptfunktionen und technische Mittel zur Gewährleistung ihrer Umsetzung an jedem Kontroll- und Verwaltungspunkt;

5. die Beziehung zwischen den Abteilungen und mit dem übergeordneten ACS.

Die Funktionen des APCS sind verschlüsselt und im Diagramm als Zahlen bezeichnet. Die Symbole der APCS-Funktionen in Abbildung 9.3 sind in Tabelle 9.1 dargestellt.

Das Strukturschema des Automatisierungssystems wird knotenweise ausgeführt und umfasst alle Elemente des Systems vom Sensor bis zum Regelorgan mit Ortsangabe und Darstellung ihrer Zusammenhänge.

Ein Strukturdiagramm dient der allgemeinen Vertrautheit mit dem System (Abb. 6.2). Strukturschema - Es ist ein Diagramm, das die wichtigsten Funktionsteile des Produkts, ihren Zweck und ihre Beziehungen definiert.

Struktur - es ist eine Menge von Teilen eines automatisierten Systems, in die es nach einem bestimmten Kriterium unterteilt werden kann, sowie Möglichkeiten, um Einfluss zwischen ihnen zu übertragen. Im Allgemeinen kann jedes System durch die folgenden Strukturen dargestellt werden:

• ? konstruktiv - wenn jeder Teil des Systems ein unabhängiges konstruktives Ganzes ist;
• ? funktional - wenn jeder Teil des Systems für die Ausführung einer bestimmten Funktion ausgelegt ist (vollständige Informationen über die Funktionsstruktur mit Angabe der Regelkreise sind im Automatisierungsdiagramm enthalten);

Reis. 6.2.

? algorithmisch - wenn jeder Teil des Systems entworfen ist, um einen bestimmten Algorithmus zum Transformieren des Eingabewerts auszuführen, der Teil des Operationsalgorithmus ist.

Es ist zu beachten, dass für einfache Automatisierungsobjekte keine Strukturdiagramme bereitgestellt werden dürfen.

Anforderungen an diese Schemata werden durch RTM 252.40 „Automatisierte Steuerungssysteme für technologische Prozesse. Strukturelle Verwaltungs- und Kontrollschemata". Nach diesem Dokument enthalten strukturelle Strukturdiagramme: technologische Unterteilungen des Automatisierungsobjekts; Punkte

Kontrolle und Verwaltung, einschließlich derjenigen, die nicht Teil des zu entwickelnden Projekts sind, aber eine Verbindung zum geplanten System haben; technisches Personal und Dienstleistungen, die die Betriebsführung und das normale Funktionieren der technologischen Einrichtung gewährleisten; Hauptfunktionen und technische Mittel zur Gewährleistung ihrer Umsetzung an jedem Kontroll- und Verwaltungspunkt; die Beziehung zwischen den Teilen des Automatisierungsobjekts.

Die Elemente des Strukturdiagramms werden als Rechtecke dargestellt. Separate funktionale Dienste und Beamte darf im Kreis dargestellt werden. Die Struktur dieses Abschnitts wird innerhalb der Rechtecke offenbart. Die Funktionen des automatisierten Prozessleitsystems sind durch Symbole gekennzeichnet, deren Entschlüsselung in der Tabelle über der Hauptbeschriftung entlang der Breite der Beschriftung angegeben ist. Die Beziehung zwischen den Elementen des Strukturdiagramms wird durch durchgezogene Linien, Verschmelzungen und Verzweigungen - durch gestrichelte Linien - dargestellt. Die Dicke der Linien ist wie folgt: konventionelle Bilder - 0,5 mm, Kommunikationslinien - 1 mm, der Rest - 0,2 ... 0,3 mm. Die Größen der Elemente von Strukturdiagrammen sind nicht geregelt und werden nach eigenem Ermessen ausgewählt.

Das Beispiel (Abb. 6.2) zeigt einen Ausschnitt aus der Umsetzung des Planungsschemas für das Management und die Steuerung einer Wasseraufbereitungsanlage. Im unteren Teil werden die technologischen Einteilungen des Automatisierungsobjekts offenbart; in den Rechtecken im Mittelteil - die Hauptfunktionen und technischen Mittel der lokalen Kontrollpunkte der Einheiten; im oberen Teil - die Funktionen und technischen Mittel der zentralen Kontrollstelle der Station. Da das Diagramm mehrere Blätter belegt, werden die Übergänge der Kommunikationslinien zu den nachfolgenden Blättern angezeigt und ein Bruch im Rechteck, der die Struktur des Automatisierungsobjekts sichtbar macht, angezeigt.

Die Kommunikationsleitungen zwischen den einzelnen Elementen des Steuerungssystems können die Richtung der übertragenen Informationen oder Steuerungsaktionen angeben; Kommunikationsleitungen können ggf. mit Buchstabenbezeichnungen der Kommunikationsart gekennzeichnet werden, zum Beispiel: K - Steuerung, C - Signalisierung, Fernbedienung - Fernbedienung, AR - automatische Regelung, DS - Dispatch-Kommunikation, PGS - Industrietelefon (Lautsprecher) usw.

Im Allgemeinen ein Blockdiagramm eines Single-Loop-Systems automatische Kontrolle ist in Abbildung 1.1 dargestellt. Das automatische Steuerungssystem besteht aus einem Automatisierungsobjekt und einem Steuerungssystem für dieses Objekt. Aufgrund einer bestimmten Interaktion zwischen dem Automatisierungsobjekt und dem Steuerungsschema liefert das Automatisierungssystem als Ganzes das erforderliche Ergebnis der Funktion des Objekts, das seine Ausgangsparameter und Eigenschaften charakterisiert.

Jeder technologische Prozess ist durch bestimmte physikalische Größen (Parameter) gekennzeichnet. Für den rationalen Ablauf des technologischen Prozesses müssen einige seiner Parameter konstant gehalten und andere nach einem bestimmten Gesetz geändert werden. Während des Betriebs eines von einem Automatisierungssystem gesteuerten Objekts besteht die Hauptaufgabe darin, rationelle Bedingungen für den Fluss des technologischen Prozesses aufrechtzuerhalten.

Betrachten wir die Grundprinzipien des Aufbaus von Strukturen lokaler automatischer Steuerungssysteme. In der Regel werden mit der automatischen Regelung drei Arten von Problemen gelöst.

Die erste Art von Aufgaben umfasst die Aufrechterhaltung eines oder mehrerer technologischer Parameter auf einem bestimmten Niveau. Automatische Kontrollsysteme, kritische Aufgaben dieser Art werden Stabilisierungssysteme genannt. Beispiele für Stabilisierungssysteme sind Systeme zur Regelung von Lufttemperatur und Luftfeuchte in Klimaanlagen, Druck und Temperatur von Heißdampf in Kesseln, Drehzahlen in Dampf- und Gasturbinen, Elektromotoren etc.

Der zweite Problemtyp ist die Aufrechterhaltung der Korrespondenz zwischen zwei abhängigen oder einer abhängigen und anderen unabhängigen Größen. Die Systeme, die die Verhältnisse regeln, werden als Nachführautomatiken bezeichnet, zum Beispiel automatische Systeme zur Regelung des "Brennstoff-Luft"-Verhältnisses bei der Verbrennung von Brennstoff oder des Verhältnisses "Dampfverbrauch - Wasserverbrauch" bei der Wasserversorgung von Kesseln usw.

Der dritte Aufgabentyp umfasst die zeitliche Änderung des Regelwerts nach einem bestimmten Gesetz. Systeme, die diese Art von Problem lösen, werden als Softwaresteuerungssysteme bezeichnet. Ein typisches Beispiel für diese Art von System ist ein Temperiersystem für Wärmebehandlung Metall.

V letzten Jahren Weit verbreitet sind extreme (Such-)Automatiksysteme, die den maximalen positiven Effekt des Funktionierens eines technologischen Objekts bei minimalem Verbrauch von Rohstoffen, Energie usw.

Die Menge der technischen Mittel, mit deren Hilfe eine oder mehrere Regelgrößen ohne Beteiligung eines menschlichen Bedieners ihren konstanten oder sich nach einem bestimmten Gesetz ändernden Sollwerten angeglichen werden, indem eine Wirkung auf die Regelgrößen entwickelt wird Als Ergebnis des Vergleichs ihrer tatsächlichen Werte mit den eingestellten wird als automatisches Kontrollsystem (ACP) oder automatisches Kontrollsystem bezeichnet. Aus der Definition folgt, dass im allgemeinen Fall die folgenden Elemente in das einfachste AKP aufgenommen werden sollten:

Steuerobjekt (OU), gekennzeichnet durch einen einstellbaren Wert x n. x(t);

ein Messgerät (IU), das den gesteuerten Wert misst und in eine Form umwandelt, die für eine weitere Umwandlung oder für eine Fernübertragung geeignet ist;

eine Einstelleinrichtung (ZU), in der das Sollwertsignal eingestellt wird, das den Sollwert bzw. das Variationsgesetz der Regelgröße bestimmt;

eine Vergleichseinrichtung (CS), in der der Istwert der Regelgröße x mit dem Vorgabewert g (t) verglichen wird und,

Abweichung wird erkannt (g (t) – x (t));

eine Regeleinrichtung (RU), die bei Eintreffen einer Abweichung (ε) an ihrem Eingang eine Regelwirkung erzeugt, die auf das Regelobjekt aufgebracht werden muss, um die bestehende Abweichung der Regelgröße x vom vorgegebenen Wert g ( T);

Exekutivmechanismus (MI). Am Ausgang der Reaktoranlage hat die Regelwirkung eine geringe Leistung und wird in einer Form abgegeben, die für eine direkte Wirkung auf das Regelobjekt im Allgemeinen nicht geeignet ist. Es ist entweder eine Erhöhung der Regulierungswirkung oder eine Umwandlung in eine geeignete Form x p erforderlich. Dazu werden spezielle Aktoren verwendet, die die ausführenden Ausgabegeräte des Regelelements sind;

Regulierungsbehörde (RO). Aktoren können die Regelgröße nicht direkt beeinflussen. Daher werden die Regulierungsobjekte mit speziellen Regulierungsorganen der RO versorgt, durch die der IM auf den regulierten Wert einwirkt;

Kommunikationsleitungen, über die Signale von Element zu Element in einem automatischen System übertragen werden.

Betrachten Sie als Beispiel das vergrößerte Blockschaltbild der automatischen Steuerung (Abbildung 1.1). Im Diagramm sind die Ausgangsparameter das Ergebnis der Bedienung des gesteuerten Objekts, sie werden mit x 1, x 2, ……… x n bezeichnet. Neben diesen Grundparametern ist der Betrieb von Automatisierungsobjekten durch eine Reihe von Hilfsparametern (bei 1, bei 2, ……. bei n) gekennzeichnet, die überwacht und geregelt, zB konstant gehalten werden müssen.

Abbildung 1.1. Blockschaltbild der automatischen Steuerung

Im Betrieb erhält das Steuerobjekt Störeinflüsse f1…. fn, was zu Abweichungen der Parameter х1 …… .хn von ihren rationalen Werten führt. Informationen über die aktuellen Werte von x tech und y tech gehen in das Steuerungssystem ein und werden mit ihren vorgeschriebenen Werten (Einstellungen) g1 …… gn verglichen, wodurch das Steuerungssystem Steueraktionen ausübt Е1… ..Еn auf das Objekt, das darauf abzielt, Abweichungen der aktuellen Ausgangsparameter von den eingestellten Werten auszugleichen.

Je nach Struktur des Automatisierungssystems kann das Automatisierungsobjekt im Einzelfall einstufig zentral, einstufig dezentral und mehrstufig sein. Gleichzeitig werden einstufige Steuerungen als Systeme bezeichnet, bei denen das Objekt von einem oder mehreren unabhängigen Kontrollpunkten gesteuert wird. Einstufige Systeme, bei denen die Kontrolle von einem Kontrollpunkt aus durchgeführt wird, werden als zentral bezeichnet. Einschichtige Systeme, bei denen einzelne Teile eines komplexen Objekts von unabhängigen Kontrollpunkten aus gesteuert werden, werden als dezentral bezeichnet.

2.2 Funktional - technologische Schemata automatische Kontrolle

Das funktional-technologische Schema ist das wichtigste technische Dokument, das die Funktionsblockstruktur der Geräte von Knoten und Elementen des automatischen Kontrollsystems, die Regulierung des technologischen Prozesses (Operationen) und die Kontrolle seiner Parameter sowie die Ausstattung des Kontrollobjekts definiert mit Geräten und Automatisierungseinrichtungen. Diagramme werden auch oft einfach als Automatisierungsdiagramme bezeichnet. Die Zusammensetzungs- und Umsetzungsregeln richten sich nach den Anforderungen der Standards (siehe Kapitel 1).

Das funktionale und technologische Schema der Automatisierung wird auf einer Zeichnung ausgeführt, in der technologische Geräte, Transportleitungen und Rohrleitungen, Instrumentierungs- und Automatisierungsgeräte durch Symbole dargestellt sind, die die Verbindungen zwischen ihnen angeben. Hilfsgeräte (Netzteile, Relais, Leistungsschalter, Schalter, Sicherungen usw.) sind in den Diagrammen nicht dargestellt.

Ausind mit Produktionstechnik und technologischer Ausrüstung verbunden, daher zeigt das Diagramm den Standort technologische Ausrüstung vereinfacht, nicht maßstabsgetreu, sondern unter Berücksichtigung der tatsächlichen Konfiguration.

Neben der technologischen Ausstattung werden auf normgerechten Automatisierungsplänen vereinfacht (zweizeilig) und bedingt (einzeilig) Transportlinien für verschiedene Zwecke dargestellt.

Sowohl die Erstellung als auch das Studium von technischen Dokumentationsplänen müssen in einer bestimmten Reihenfolge durchgeführt werden.

Prozessparameter, die einer automatischen Kontrolle und Regelung unterliegen;

Funktionale Managementstruktur;

Regelkreise;

Verfügbarkeit von Schutz und Alarm und angenommene Sperrmechanismen;

Organisation von Kontroll- und Verwaltungspunkten;

Technische Automatisierungsmittel, mit deren Hilfe die Funktionen Überwachung, Signalisierung, automatische Regelung und Steuerung gelöst werden.

Dazu ist es erforderlich, die Prinzipien des Aufbaus von automatischen Steuerungssystemen für die technologische Steuerung und konventionelle Bilder von technologischen Geräten, Rohrleitungen, Instrumenten und Automatisierungsgeräten, funktionale Verbindungen zwischen einzelnen Geräten und Automatisierungsgeräten zu kennen und eine Vorstellung von der Natur zu haben der technologische Prozess und das Zusammenwirken einzelner Anlagen und Einheiten der technologischen Ausrüstung.

In einem Funktionsdiagramm werden Kommunikationsleitungen und Pipelines oft in einem einzeiligen Bild dargestellt. Die Bezeichnung des transportierten Mediums kann entweder digital oder alphanumerisch sein. (Beispiel: 1.1 oder B1). Die erste Zahl oder der erste Buchstabe gibt die Art des transportierten Mediums an und die nachfolgende Zahl - seinen Zweck. Digitale oder alphanumerische Bezeichnungen werden in den Regalen der Führungslinien oder oberhalb der Transportlinie (Pipeline) und ggf. in den Unterbrechungen der Transportlinien dargestellt (in diesem Fall werden die übernommenen Bezeichnungen in Zeichnungen oder in Textdokumenten erläutert ( siehe Tabelle 1.1.) technologische Objekte zeigen diejenigen Regel- und Absperrarmaturen, technologische Geräte, die direkt an der Steuerung und Führung des Prozesses beteiligt sind, sowie selektive (Sensoren), Absperr- und Regelorgane, die zur Ermittlung der relative Lage der Probenahmestellen (Sensoreinbaupunkte) sowie Mess- oder Regelparameter (siehe Tabelle 1.2).

Vollständige Geräte (zentrale Steuerungsmaschinen, Steuerungsmaschinen, halbvollständige Telemechanik usw.) werden durch ein Rechteck mit beliebigen Abmessungen mit Angabe des Gerätetyps innerhalb des Rechtecks ​​(gemäß Herstellerdokumentation) gekennzeichnet.

V Einzelfälle Einige Elemente der technologischen Ausrüstung werden auch in den Diagrammen in Form von Rechtecken angezeigt, die die Namen dieser Elemente angeben. Gleichzeitig geben selektive, empfangende und andere Geräte mit ähnlichem Zweck in der Nähe der Sensoren den Namen der technologischen Ausrüstung an, zu der sie gehören.

Tabelle 1.1. Bezeichnung von Transportleitungen von Pipelines nach GOST 14.202 - 69

Tabelle 1.2. Symbole der Prozessventile

Name	Bezeichnung nach GOST 14.202 - 69
Absperr-Durchgangsventil (Schieber)
Elektrisch betätigtes Ventil
Dreiwegeventil
Sicherheitsventil
Drehverschluss (Dämpfer, Tor)
Membranantrieb
Tabelle 1.3. Elektrische Ausgangsschaltelemente
Name	Bezeichnung nach GOST 2.755 - 87
Kontakt zum Schalten eines Hochstromkreises (Schützkontakt)
Kontakt schließen
Öffnerkontakt

Um das Lesen der Diagramme zu erleichtern, sind auf Rohrleitungen und anderen Transportleitungen Pfeile angebracht, die die Bewegungsrichtung des Stoffes anzeigen.

Im funktionalen und technologischen Schema sowie im Bild der Pipeline, durch die die Substanz dieses System verlässt, wird beispielsweise eine entsprechende Aufschrift angebracht: "Aus der Absorptionswerkstatt", "Aus Pumpen", "Zum Polymerisationsschema ".

Abbildung 1.2. Bild von Sensoren und ausgewählten Geräten (Fragment)

Herkömmliche grafische Bezeichnungen von Automatisierungswerkzeugen sind in den Tabellen 1.2., 1.3., 1.4 .. angegeben. Herkömmliche grafische Bezeichnungen elektrischer Betriebsmittel, die in funktionalen Automatisierungsplänen verwendet werden, sollten gemäß den Normen (Tabelle 1.3.) dargestellt werden. In Ermangelung von Standardsymbolen für alle Automaten sollten Sie Ihre Symbole akzeptieren und mit einer Beschriftung auf dem Diagramm erklären. Die Dicke der Linien dieser Bezeichnungen sollte 0,5 - 0,6 mm betragen, mit Ausnahme der horizontalen Trennlinie im herkömmlichen Bild des auf dem Schild installierten Geräts, deren Dicke 0,2 - 0,3 mm beträgt.

Das Probenahmegerät für alle fest angeschlossenen Geräte hat keine spezielle Bezeichnung, sondern ist eine dünne durchgezogene Linie, die die Prozessleitung oder den Apparat mit dem Gerät verbindet (Abb. 1.2. Geräte 2 und 3a). Wenn es erforderlich ist, den genauen Standort des Probenahmegeräts oder der Messstelle (innerhalb der grafischen Bezeichnung des technologischen Geräts) anzugeben, wird am Ende ein Kreis mit einem Durchmesser von 2 mm fett gedruckt (Abb. 1.2 Geräte 1 und 4a).

Tabelle 2.4. Konventionelle grafische Symbole von Automatisierungsgeräten und -geräten

Name	Bezeichnung nach GOST 21.404 - 85
Primärer Messumformer (Sensor) oder bauseits installiertes Gerät (an einer Prozessleitung, Apparat, Wand, Boden, Säule, Metallkonstruktion). Basis erlaubt
Schalttafeleinbaugerät, Fernbedienung Basic Zulässig
Auswahlgerät ohne festen Anschluss des Gerätes
Betätigungsmechanismus
Reiseschalter
Elektrische Klingel, Sirene, Piep
Elektroheizung: a) Widerstand, c) Induktion
Aufnahmegerät
Glühlampe, Gasentladung (Signal)
Drehstrommaschine (M - Motor, G - Generator)
Elektrische Gleichstrommaschine (Motor M, Generator G)

Um eine vollständige (frei lesbare) Bezeichnung eines Gerätes oder eines anderen Automatisierungswerkzeugs zu erhalten, wird in dessen konventionelles grafisches Bild in Form eines Kreises oder Ovals ein Buchstabensymbol eingetragen, das den Zweck, die ausgeführten Funktionen, die Eigenschaften und die Betriebsparameter bestimmt. In diesem Fall bestimmt die Position des Buchstabens seine Bedeutung. Somit sind die in Tabelle 1.5 gezeigten Buchstaben die wichtigsten Parameter und Funktionen, und die in Tabelle 1.6 gezeigten Buchstaben spezifizieren die Funktion, Parameter.

Tabelle 1.5. Bezeichnung der wichtigsten gemessenen Parameter in Automatisierungsschemata

Um die manuelle Steuerung zu bezeichnen, verwenden Sie den Buchstaben H. Um Werte zu bezeichnen, die von der Norm nicht vorgesehen sind, können Reservebuchstaben verwendet werden: A, B, C, I, N, O, Y, Z (der Buchstabe X ist nicht empfohlen). Die verwendeten Ersatzbuchstaben müssen durch eine Beschriftung auf dem freien Feld des Schemas entziffert werden.

Nachfolgend die Bezeichnungen der klärenden Werte der Messwerte.

Tabelle 1.6. Zusätzliche Buchstabensymbole

Der zur Verdeutlichung des Messwertes dienende Buchstabe wird nach dem den Messwert bezeichnenden Buchstaben gesetzt, zB P, D, - Druckdifferenz (Differenz).

Die Funktionen der Geräte zur Anzeige von Informationen sind mit lateinischen Buchstaben gekennzeichnet (siehe Tabelle 2.7).

Tabelle 1.7. Funktionsbuchstaben

Zusätzlich können Bezeichnungen mit den Buchstaben E, G, V verwendet werden.

Alle oben genannten Buchstabenbezeichnungen sind im oberen Teil des Kreises angebracht, der das Gerät (Gerät) bezeichnet.

Wenn mehrere Buchstaben zur Bezeichnung eines Geräts verwendet werden, sollte die Reihenfolge ihrer Anordnung nach dem ersten, der den Messwert bezeichnet, beispielsweise lauten: TIR - ein Gerät zum Messen und Aufzeichnen der Temperatur, PR - ein Gerät zum Aufzeichnen des Drucks.

Bei der Bezeichnung von Geräten, die in Form separater Blöcke hergestellt und für den manuellen Betrieb bestimmt sind, wird der Buchstabe H an erster Stelle gesetzt.

Zum Beispiel in Abb. 1.2 zeigt ein Automatisierungsdiagramm mit Erfassungsgeräten für Temperatur- und Druckdifferenz, wobei zur Bildung des Symbols des Gerätes (Satz) im oberen Teil des Kreises der Funktionszweck und im unteren Teil des Kreises seine Referenz angegeben ist Bezeichnung (alphanumerisch oder digital - 1, 2, 4a, 4b, 3a, 3b). Somit sind alle Elemente einer Menge, d.h. eine Funktionsgruppe von Geräten (Primär-, Zwischen- und Sendemessumformer, Messgerät, Regelgerät, Stellglied, Regelorgan) sind mit der gleichen Nummer bezeichnet. In diesem Fall wird dem ersten (linken) Satz die Nummer 1 zugewiesen, dem zweiten die Nummer 2 usw.

Um die Elemente eines Satzes zu unterscheiden, wird neben der Zahl ein alphabetischer Index platziert (die Buchstaben Z und O, deren Umriss dem Umriss der Zahlen ähnelt, werden nicht empfohlen): für den primären Schallkopf (Sensorelement) - Index "a", für den sendenden Aufnehmer - "b" , am Messgerät - "in" usw. Somit wird für einen Satz die vollständige Bezeichnung des primären Messumformers 1a, des sendenden Messumformers 1b, des messenden (sekundären) Geräts 1c usw. sein. Die Höhe der Figur beträgt 3,5 mm, die Höhe des Buchstabens 2,5 mm.

Entsprechend den Anforderungen an die Funktion Gewächshausanlagen mit Konvektionswärmetausch und einem Bewässerungssystem kann das Automatisierungsschema für den technologischen Prozess des Anbaus von landwirtschaftlichen Produkten in stationären Blockgewächshäusern in Form eines funktionalen Automatisierungsschemas dargestellt werden, das in Abb. 3.1.

Auf dem Automatisierungsdiagramm (siehe Abb. 3.1) werden folgende Bezeichnungen übernommen:

• 1 - Lüftungsklappe mit elektrischer Zuleitung;
• 2 - Umwälzlüfter;
• 3 - Heizelement;
• 4 - Elektrische Abluftklappe;
• 5 - Magnetventil des Bewässerungskreislaufs;
• 6 - Düsen des Bewässerungssystems (Bewässerung);
• 7 - Sensor zum Öffnen von Türen (oder Fenstern);
• 8, 9 - Bodenfeuchtesensor;
• 10 - Luftfeuchte- und Temperaturmesser.

Auf Basis des entwickelten Automatisierungsschemas empfiehlt es sich, die Architektur des Leitsystems nach einem Drei-Ebenen-Schema zu gestalten. Auf der ersten (unteren) Ebene wird die Erfassung der technologischen Informationen der Messumformer und die Steuerung der vor Ort installierten Stellantriebe und Relaisautomatik bereitgestellt. Die Signale der Temperatur- und Feuchtemessumformer werden von einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) verarbeitet.

Auf Basis des entwickelten Automatisierungsschemas empfiehlt es sich, die Architektur des Leitsystems nach einem Drei-Ebenen-Schema zu gestalten. Auf der ersten (unteren) Ebene wird die Erfassung der technologischen Informationen der Messumformer und die Steuerung der vor Ort installierten Stellantriebe und Relaisautomatik bereitgestellt. Die Signale der Temperatur- und Feuchtemessumformer werden von der SPS verarbeitet. Nach einem vorgegebenen Algorithmus zur Steuerung des Mikroklimamodus erzeugt er Steuersignale an die Aktoren der Regelkreise. Die zweite Ebene bietet die Programmsteuerung für einen gegebenen technologischen Prozess des Anbaus von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen von der Bedienerstation aus. Das Softwaresystem überprüft und regelt automatisch die Temperatur, die Luftfeuchtigkeit in der Kammer und auf der Bodenoberfläche über Sensoren und ein Heizrohrventil sowie ein Befeuchtungssystem. Zur Ausstattung dieser Ebene gehören die in der Leitwarte installierte Schalttafel und SPS. Der Industrierechner ist über ein Profibus DP-Netzwerk mit verteilter Ausrüstung angebunden und auf der dritten Ebene über Ethernet mit dem lokalen Segment der Gewächshauswirtschaft verbunden.

Auf der dritten (oberen) Ebene erfolgt die zentrale Verarbeitung von Informationen über den technologischen Prozess im Unternehmen über das Ethernet-Netzwerk. Die Informationsverarbeitung umfasst die Überwachung des technologischen Prozesses, die Durchflussmenge des Kühlmittels, die Protokollierung, Archivierung und Betriebssteuerung.

In Abb. 3.2.

Abbildung 3.1 – Automatisiertes Gewächshaus-Mikroklima-Kontrollsystem

Abbildung 3.2 - Blockschaltbild des ACS MKT

Die Entwicklung automatisierter Prozesssteuerungssysteme in der gegenwärtigen Phase ist mit der weit verbreiteten Verwendung von Mikroprozessoren und Mikrocomputern zur Steuerung verbunden, deren Kosten jedes Jahr im Vergleich zu den Gesamtkosten für die Erstellung von Steuerungssystemen geringer werden. Vor dem Aufkommen von Mikroprozessoren ging die Entwicklung von Prozessleitsystemen mit einem zunehmenden Zentralisierungsgrad einher. Die Fähigkeiten zentralisierter Systeme sind jedoch bereits jetzt begrenzt und entsprechen nicht den modernen Anforderungen an Zuverlässigkeit, Flexibilität, Kosten für Kommunikationssysteme und Software.

Der Übergang von zentralen zu dezentralen Steuerungen wird auch durch die Leistungssteigerung einzelner technologischer Einheiten, deren Kompliziertheit, erhöhte Anforderungen an Geschwindigkeit und Genauigkeit für ihren Betrieb verursacht. Die Zentralisierung von Kontrollsystemen ist mit einer relativ geringen Informationskapazität (Anzahl der Kontroll- und Regulierungskanäle) der TOU und ihrer territorialen Konzentration wirtschaftlich gerechtfertigt. Bei einer großen Anzahl von Steuer-, Regel- und Steuerkanälen, einer großen Länge von Kommunikationsleitungen im APCS wird die Dezentralisierung der Leitsystemstruktur zu einer grundlegenden Methode zur Erhöhung der Überlebensfähigkeit des APCS, wodurch die Kosten und Betriebskosten gesenkt werden.

Die vielversprechendste Richtung der Dezentralisierung von APCS sollte erkannt werden automatisierte Steuerung Prozesse mit einer verteilten Architektur, basierend auf der funktional-zielorientierten und topologischen Dezentralisierung des Steuerungsobjekts.

Funktionale und zielgerichtete Dezentralisierung- Dies ist die Aufteilung eines komplexen Prozesses oder Systems in kleinere Teile - Teilprozesse oder Teilsysteme nach einem funktionalen Merkmal (zB Umverteilung eines technologischen Prozesses, Betriebsweisen von Einheiten usw.), die unabhängige Ziele haben von Funktion.

Topologische Dezentralisierung bedeutet die Möglichkeit der territorialen (räumlichen) Aufteilung des Prozesses in funktionale Ziel-Teilprozesse. Bei optimaler topologischer Dezentralisierung wird die Anzahl der verteilten APCS-Subsysteme so gewählt, dass die Gesamtlänge der Kommunikationsleitungen minimiert wird, die zusammen mit lokalen Steuerungs-Subsystemen eine Netzwerkstruktur bilden.

Die technische Basis moderner verteilter Steuerungssysteme, die die Realisierung solcher Systeme ermöglicht haben, sind Mikroprozessoren und Mikroprozessorsysteme.

Das Mikroprozessorsystem führt die Funktionen der Datenerfassung, Regelung und Steuerung, Visualisierung aller Informationen in der Datenbank, Änderung von Einstellungen, Parametern von Algorithmen und der Algorithmen selbst, Optimierung usw. aus. Durch den Einsatz von Mikroprozessoren (auch Mikrocomputern) zur Lösung der aufgeführten Aufgaben können folgende Ziele erreicht werden:

a) analoge Technologie durch digitale ersetzen, wenn der Übergang zu digitalen Mitteln die Genauigkeit verbessert, die Funktionalität erweitert und die Flexibilität der Kontrollsysteme erhöht;

b) Hardware mit starrer Logik durch programmierbare (mit der Möglichkeit, das Programm zu ändern) Geräte ersetzen, oder Mikrocontroller;

c) Ersetzen eines Minicomputers durch ein System aus mehreren Mikrocomputern, wenn eine dezentrale Steuerung der Produktion oder des technologischen Prozesses mit erhöhter Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit erforderlich ist oder wenn die Fähigkeiten des Minicomputers nicht voll ausgeschöpft werden.

Mikroprozessorsysteme können in den Subsystemen eines verteilten APCS alle typischen Funktionen des Überwachens, Messens, Regelns, Steuerns und Bereitstellens von Informationen für den Bediener ausführen.

In verteilten APCS gibt es im Allgemeinen drei topologische Interaktionsstrukturen zwischen Subsystemen: sternförmig (radial); Ring (Schleife); Bus (Trunk) oder Kombinationen davon. Die Organisation der Kommunikation mit Sensoren und Aktoren ist individuell und überwiegend radial.

Abbildung 3.5 zeigt die Topologieoptionen für verteilte Prozessleitsysteme.

Abbildung 3.5 - Typische Strukturen von verteilten APCS:

a - radial, b - Hauptleitung, c - ringförmig

Die radiale Struktur des Zusammenspiels von Subsystemen (Abbildung 3.5, a) spiegelt die traditionell gebräuchliche Methode der Verbindung von Geräten mit dedizierten Kommunikationsleitungen wider und zeichnet sich durch folgende Merkmale aus:

a) es gibt separate, nicht verbundene Leitungen, die das zentrale Teilsystem (CPU) mit den lokalen Automatisierungssystemen des Luftfahrzeugs verbinden i;

b) es ist technisch einfach, Schnittstellengeräte US 1-US m der lokalen Automatisierung zu implementieren. Das zentrale Kommunikationsgerät USC ist ein Satz von Modulen des Typs US i entsprechend der Anzahl von Leitungen oder ein ziemlich komplexes Gerät zum Multiplexen von Informationsübertragungskanälen;

c) die maximalen Umrechnungskurse auf den einzelnen Leitungen sind mit einer ausreichend hohen Rechenleistung von Rechengeräten auf CPU-Ebene versehen;

d) die Zuverlässigkeit des Kommunikationssubsystems hängt weitgehend von der Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit der CPU-Hardware ab. Ein Ausfall der CPU zerstört praktisch das Austausch-Subsystem, da alle Informationsflüsse durch die obere Ebene geschlossen werden.

Ein verteiltes System mit radialer Struktur ist ein Zwei-Ebenen-System, bei dem auf der unteren Ebene in den Subsystemen die notwendigen Steuerungs-, Regelungs- und Steuerungsfunktionen implementiert sind und auf der zweiten Ebene, in der CPU, ein koordinierender Mikrocomputer (oder Mini -Computer) optimiert neben der Koordination der Arbeit von Mikrocomputern-Satelliten die Steuerungsaufgaben des TOC, die Energieverteilung, steuert den gesamten technologischen Prozess, berechnet technische und wirtschaftliche Kennzahlen usw. Die gesamte Datenbank in einem verteilten System mit radialer Struktur muss vom koordinierenden Mikrocomputer für Steuerungsanwendungen auf der obersten Ebene zugänglich sein. Folglich arbeitet der koordinierende Mikrocomputer in Echtzeit und muss unter Verwendung von Hochsprachen gesteuert werden.

Abbildung 3.5 (b, c) zeigt die Ring- und Bustopologien der Ebeneninteraktion. Diese Strukturen haben gegenüber radialen eine Reihe von Vorteilen:

a) die Funktionsfähigkeit des Kommunikationssubsystems, das den Kanal und die Kommunikationsgeräte umfasst, nicht von der Funktionsfähigkeit der technischen Mittel auf den Automatisierungsebenen abhängt;

b) es gibt Möglichkeiten, zusätzliche Geräte anzuschließen und das gesamte Teilsystem mit speziellen Tools zu überwachen;

c) deutlich geringere Kosten für Kabelprodukte erforderlich sind.

Durch den Informationsaustausch zwischen den Flugzeugen i über den Kommunikationskanal und den USA ("each with each") besteht zusätzlich die Möglichkeit der dynamischen Umverteilung der Koordinationsfunktionen des gemeinsamen Betriebs von Flugzeugsubsystemen auf die unteren Ebenen in der bei einem CPU-Ausfall. Die Bus- (in geringerem Maße Ring-)Struktur stellt einen Rundsendemodus des Austauschs zwischen Subsystemen bereit, was ein wichtiger Vorteil bei der Implementierung von Gruppensteuerbefehlen ist. Gleichzeitig stellen die Bus- und Ringarchitekturen bereits deutlich höhere Anforderungen an die „Intelligenz“ der Schnittstellengeräte und damit erhöhte Einmalkosten für die Implementierung des Kernnetzes.

Beim Vergleich der Ring- und Bustopologien des Kommunikationssubsystems ist zu beachten, dass die Organisation der Ringstruktur kostengünstiger ist als die der Busstruktur. Die Zuverlässigkeit des gesamten Subsystems mit einem Ringkommunikationssystem wird jedoch durch die Zuverlässigkeit jeder Schnittstellenvorrichtung und jedes Abschnitts von Kommunikationsleitungen bestimmt. Um die Überlebensfähigkeit zu erhöhen, ist es notwendig, Doppelringe oder zusätzliche Kommunikationsleitungen mit Umgehungsstrecken zu verwenden. Die Funktionsfähigkeit des physikalischen Übertragungskanals bei einer Busarchitektur mit Übertragerisolation hängt nicht von der Funktionsfähigkeit der Schnittstellengeräte ab, jedoch führt wie beim Ring der Ausfall eines Schnittstellengerätes im schlimmsten Fall zu einem kompletten selbstständiges Arbeiten des ausgefallenen Knotens des Subsystems, d. h. zum Verlust der Kontrollfunktion von der CPU-Ebene durch die Automatisierung des ausgefallenen Knotens.

Eine explizite Methode zur Erhöhung der Überlebensfähigkeit des gesamten Automatisierungssystems bei einem Ausfall der passenden Geräte im Kommunikationssubsystem besteht darin, die passenden Geräte in den Knoten des Subsystems zu duplizieren. In einer Ringstruktur ist dieser Ansatz bereits bei der Organisation von Doppelringen und Umwegen impliziert. Wenn die Zuverlässigkeit des durchgehenden physikalischen Kanals für die untere Topologie nicht in Frage gestellt wird, können nur die Schnittstellengeräte ohne Verwendung eines redundanten Trunkkabels dupliziert werden.

Eine kostengünstigere Möglichkeit, die Zuverlässigkeit des Kommunikationssubsystems zu verbessern, besteht darin, kombinierte Strukturen zu verwenden, die die Vorteile von Radial- und Ring-(Backbone-)Topologien kombinieren. Bei einem Ring kann die Anzahl der radialen Bindungen auf zwei oder drei Linien begrenzt werden, deren Realisierung eine einfache und kostengünstige Lösung bietet.

Bewertung solcher Indikatoren verteilter Prozessleitsysteme, wie z wirtschaftlich(Kosten für Kabelprodukte, Kabelverfolgung, für die Entwicklung oder den Kauf von Netzeinrichtungen, einschließlich Kommunikationsgeräten usw.), funktional(die Verwendung von Gruppenüberweisungen, der Wechselkurs, die Fähigkeit, "jeweils mit jedem" auszutauschen), sowie Indikatoren der Vereinigung und Möglichkeiten der Evolution Netze (Möglichkeit der einfachen Einbindung zusätzlicher Teilnehmerknoten, Nutzungstendenzen in APCS) und Indikatoren Netzwerkzuverlässigkeit(Ausfall des Kommunikationskanals und der Kommunikations- oder Schnittstellengeräte), lässt uns folgende Schlussfolgerungen ziehen:

a) am aussichtsreichsten in Bezug auf Entwicklung und Nutzung ist die Backbone-Organisation des Kommunikationssubsystems;

b) die Funktionalität der Backbone-Topologie ist den Fähigkeiten von Ring und Radial nicht unterlegen;

c) die Zuverlässigkeitsindikatoren der Backbone-Struktur sind recht zufriedenstellend;

d) die Backbone-Topologie eines verteilten APCS erfordert hohe einmalige Kosten für die Erstellung und Implementierung eines Kommunikationskanals und von Schnittstellengeräten.

Vor allem aufgrund dieser Merkmale der Backbone-Struktur und der modularen Organisation von Hard- und Software in modernen Prozessleitsystemen Rumpf-Baukastenprinzip konstruieren technischer Support Vorzugsverteilung gefunden.

Der Einsatz von Mikroprozessoren und Mikrocomputern ermöglicht es, das Prinzip der funktionalen und topologischen Dezentralisierung des APCS effektiv und wirtschaftlich umzusetzen. Auf diese Weise ist es möglich, die Zuverlässigkeit und Überlebensfähigkeit des Systems erheblich zu erhöhen, teure Kommunikationsleitungen zu reduzieren, die Betriebsflexibilität zu gewährleisten und den Anwendungsbereich von technischen Anlagenkomplexen, deren Hauptelement ein Mikrocomputer ist, in der Volkswirtschaft zu erweitern oder Mikroprozessor. In solchen verteilten Steuerungssystemen wird es sehr wichtig Schnittstellenstandardisierung, d.h. die Etablierung und Anwendung einheitlicher Normen, Anforderungen und Regeln, die die informationelle Integration technischer Mittel in die Standardstrukturen des APCS gewährleisten.