Asu mkt struktuurskeemi väljatöötamine. Automaatsete seire- ja juhtimissüsteemide plokkskeemi funktsionaalskeemi ja peamiste funktsionaalsete üksuste kirjelduse koostamine

Loeng 9

Automatiseerimisprojekti väljatöötamisel tuleb kõigepealt otsustada, millistest kohtadest objekti teatud osi hakatakse juhtima, kus asuvad juhtimispunktid, operaatoriruumid, milline peaks olema nendevaheline suhe, s.t. on vaja lahendada juhtimisstruktuuri valimise küsimused. Juhtimisstruktuuri all mõistetakse automaatsüsteemi osade kogumit, millesse selle saab vastavalt teatud kriteeriumile jagada, samuti mõjude edastamise viise nende vahel. Juhtimisstruktuuri graafilist kujutist nimetatakse struktuuriskeemiks. Kuigi juhtimisstruktuuri ja selle hierarhia valiku lähteandmed erineva detailsusega lepivad klient läbi projekteerimisülesande väljastamisel, peaks projekteerimisorganisatsioon välja töötama kogu juhtimisstruktuuri.

Väga üldine vaade automaatikasüsteemi plokkskeem on näidatud joonisel 9.1. Automatiseerimissüsteem koosneb automaatikaobjektist ja selle objekti juhtimissüsteemist. Tänu teatud interaktsioonile automaatikaobjekti ja juhtimissüsteemi vahel annab automaatikasüsteem tervikuna objekti toimimise vajaliku tulemuse, mida iseloomustavad parameetrid x 1 x 2 ... x n

Keeruka automaatikaobjekti tööd iseloomustavad mitmed abiparameetrid y 1, y 2, ..., y j, mida tuleb samuti jälgida ja reguleerida.

Töö ajal saab objekt häirivaid mõjusid f 1, f 2, ..., f i, põhjustades parameetrite x 1, x 2, x n kõrvalekaldeid nende nõutavatest väärtustest. Teave hetkeväärtuste x 1, x 2, xn, y 1, y 2, yn kohta siseneb juhtsüsteemi ja seda võrreldakse ettenähtud väärtustega gj, g 2, ..., gk. mille juhtsüsteem genereerib väljundparameetrite kõrvalekallete kompenseerimiseks juhtimistoiminguid E 1, E 2, ..., E m.

Joonis 9.1 - automatiseerimissüsteemi plokkskeem

Automatiseerimisobjekti juhtimisstruktuuri valik mõjutab oluliselt selle töö efektiivsust, vähendades juhtimissüsteemi suhtelisi kulusid, töökindlust, hooldatavust jne.

Üldiselt saab esindada mis tahes süsteemi:

· Konstruktiivne struktuur;

· Funktsionaalne struktuur;

· Algoritmiline struktuur.

Süsteemi konstruktiivses struktuuris on iga selle osa iseseisev konstruktiivne tervik (joonis 9.1).

Konstruktiivne skeem sisaldab:

· Objektide ja automaatika süsteem;

· Teabe- ja kontrollvood.

Algoritmilises struktuuris on iga osa ette nähtud sisendsignaali teisendamiseks konkreetse algoritmi täitmiseks, mis on osa kogu süsteemi toimimise algoritmist.

Disainer töötab välja automaatikaobjekti algoritmilise plokkskeemi (ACC), mis põhineb diferentsiaalvõrranditel või graafilistel omadustel. Automatiseerimisobjekt on kujutatud mitmete linkide kujul, mis on omavahel ühendatud erinevate ülekandefunktsioonidega. ACC -s ei pruugi üksikutel linkidel olla füüsiline terviklikkus, kuid nende ühendus (skeem tervikuna) staatiliste ja dünaamiliste omaduste poolest peaks vastavalt toimimisalgoritmile olema samaväärne automaatikaobjektiga. Joonis 9.2 näitab ACS ACS -i näidet.

Joonis 9.2 - Algoritmiline plokkskeem, lihtsate linkide kujul

Funktsionaalses struktuuris on iga osa ette nähtud konkreetse funktsiooni täitmiseks.

Automatiseerimisprojektides on kujutatud funktsionaalsete märkide elementidega struktuuristruktuure. Täielik teave funktsionaalse struktuuri kohta koos kohalike juhtimisahelate, juhtimiskanalite ja protsessijuhtimise märkega on esitatud funktsionaalskeemidel (loeng 10).

APCSi struktuuriskeem on välja töötatud "Projekti" etapis kaheetapilises konstruktsioonis ja vastab süsteemi koostisele. Näitena on joonisel 9.3 näidatud väävelhappe tootmise juhtimise plokkskeem.

Joonis 9.3 - Väävelhappe tootmise juhtimise ja kontrolli struktuurskeemi fragment:

1 - kommunikatsiooniliin töökoja keemialaboriga; 2 - kommunikatsiooniliin happeosa kontroll- ja juhtimispunktidega; 3 - kommunikatsiooniliin III ja IV tehnoloogiliste liinide juhtimis- ja juhtimispunktiga

Struktuuridiagramm näitab üldisel kujul peamisi projektiotsuseid APCSi funktsionaalsete, organisatsiooniliste ja tehniliste struktuuride kohta vastavalt süsteemi hierarhiale ning kontrolli- ja juhtimispunktide, operatiivtöötajate ja tehnoloogilise juhtimisobjekti vahelistele suhetele. Tehnilise objekti operatiivjuhtimise korraldamise põhimõtted, struktuuriskeemi rakendamise käigus vastu võetud struktuuriskeemi üksikute elementide koostis ja tähistamine tuleks säilitada kõigis APCSi projektidokumentides.

Tabel 9.1 - APCS -i funktsioonid ja nende sümbolid joonisel 9.3

Plokkskeem näitab järgmisi elemente:

1. tehnoloogilised allüksused (osakonnad, sektsioonid, töökojad, tootmine);

2. kontrolli- ja juhtimispunktid (kohalikud tahvlid, operaator- ja lähetuspunktid, plokitahvlid jne);

3. tehnoloogiline personal (operatiivne) ja täiendavad eriteenused, mis pakuvad operatiivjuhtimist;

4. peamised funktsioonid ja tehnilised vahendid, mis tagavad nende rakendamise igas kontrolli- ja juhtimispunktis;

5. suhted osakondade ja kõrgema ACS -i vahel.

APCS -i funktsioonid on krüptitud ja näidatud diagrammil numbritega. Tabelis 9.1 on näidatud joonisel 9.3 esitatud APCS -funktsioonide sümbolid.

Automatiseerimissüsteemi struktuurskeemi teostavad sõlmed ja see sisaldab kõiki süsteemi elemente andurist reguleerimiskeskuseni koos asukoha märkimisega, näidates nende omavahelisi seoseid.

Konstruktsiooniskeem on mõeldud üldiseks tutvumiseks süsteemiga (joonis 6.2). Struktuuriskeem - see on diagramm, mis määratleb toote peamised funktsionaalsed osad, nende eesmärgi ja seosed.

Struktuur - see on automatiseeritud süsteemi osade kogum, millesse saab selle teatud kriteeriumi järgi jagada, samuti viisid nende vahel mõju ülekandmiseks. Üldiselt võib iga süsteemi esindada järgmiste struktuuridega:

• ? konstruktiivne - kui iga süsteemi osa on iseseisev konstruktiivne tervik;
• ? funktsionaalne - kui iga süsteemi osa on ette nähtud konkreetse funktsiooni täitmiseks (automaatika skeemil on esitatud täielik teave funktsionaalse struktuuri kohta, mis näitab juhtimisahelaid);

Riis. 6.2.

? algoritmiline - kui süsteemi iga osa on kavandatud täitma teatud algoritmi sisendväärtuse teisendamiseks, mis on toimimisalgoritmi osa.

Tuleb märkida, et lihtsate automaatikaobjektide jaoks ei pruugi struktuuriskeeme esitada.

Nende skeemide nõuded on kehtestatud standardiga RTM 252.40 „Tehnoloogiliste protsesside automatiseeritud juhtimissüsteemid. Juhtimise ja kontrolli struktuuriskeemid ". Selle dokumendi kohaselt sisaldavad struktuursed struktuuriskeemid: automaatikaobjekti tehnoloogilisi alajaotusi; punkti

kontroll ja juhtimine, sealhulgas need, mis ei kuulu väljatöötatavasse projekti, kuid millel on seos kavandatava süsteemiga; tehniline personal ja teenused, mis pakuvad operatiivjuhtimist ja tehnoloogilise rajatise normaalset toimimist; peamised funktsioonid ja tehnilised vahendid, mis tagavad nende rakendamise igas kontrolli- ja juhtimispunktis; automaatikaobjekti osade vaheline suhe.

Konstruktsiooniskeemi elemendid on kujutatud ristkülikutena. Eraldi funktsionaalsed teenused ja ametnikke lubatud kujutada ringina. Selle jaotise struktuur ilmneb ristkülikute sees. Protsessi automatiseeritud juhtimissüsteemi funktsioonid on tähistatud sümbolitega, mille dekodeerimine on toodud peamise pealdise kohal olevas tabelis piki pealdise laiust. Struktuurdiagrammi elementide vahelisi suhteid kujutavad tahked jooned, ühinemised ja harud - katkendlikud jooned. Liinide paksus on järgmine: tavapärased pildid - 0,5 mm, sideliinid - 1 mm, ülejäänud - 0,2 ... 0,3 mm. Konstruktsiooniskeemide elementide suurused ei ole reguleeritud ja valitakse äranägemise järgi.

Näide (joonis 6.2) näitab veepuhastusjaama juhtimise ja kontrolli kavandamisskeemi rakendamise fragmenti. Alumises osas on avalikustatud automatiseerimisobjekti tehnoloogilised jaotused; keskosa ristkülikutes - üksuste kohalike juhtimispunktide põhifunktsioonid ja tehnilised vahendid; ülemises osas - jaama tsentraliseeritud juhtimispunkti funktsioonid ja tehnilised vahendid. Kuna diagramm hõlmab mitmeid lehti, on näidatud kommunikatsiooniliinide üleminekud järgnevatele lehtedele ja näidatud automaatikaobjekti struktuuri paljastav ristküliku murd.

Juhtimissüsteemi üksikute elementide vahelised sideliinid võivad näidata edastatava teabe või juhtimistoimingute suunda; vajadusel saab sideliine tähistada side tüübi tähtedega, näiteks: K - juhtimine, C - signaalimine, kaugjuhtimispult - Pult, AR - automaatne reguleerimine, DS - dispetš side, PGS - tööstusliku telefoni (valjuhääldi) side jne.

Üldiselt on üheahelalise automaatjuhtimissüsteemi plokkskeem näidatud joonisel 1.1. Automaatjuhtimissüsteem koosneb automaatikaobjektist ja selle objekti juhtimissüsteemist. Tänu automaatikaobjekti ja juhtimisskeemi vahelisele teatud koostoimele annab automaatikasüsteem tervikuna objekti toimimiseks vajaliku tulemuse, iseloomustades selle väljundparameetreid ja omadusi.

Mis tahes tehnoloogilist protsessi iseloomustavad teatud füüsikalised suurused (parameetrid). Tehnoloogilise protsessi ratsionaalseks kulgemiseks tuleb mõningaid selle parameetreid hoida konstantsena ja mõnda muuta vastavalt teatud seadusele. Automatiseerimissüsteemiga juhitava objekti töötamise ajal on peamine ülesanne säilitada tehnoloogilise protsessi voolu ratsionaalsed tingimused.

Mõelgem kohalike automaatsete juhtimissüsteemide struktuuride ehitamise aluspõhimõtetele. Automaatse reguleerimisega lahendatakse reeglina kolme tüüpi probleeme.

Esimest tüüpi ülesanded hõlmavad ühe või mitme tehnoloogilise parameetri säilitamist antud tasemel. Automaatsed juhtimissüsteemid, kriitilised ülesanded Seda tüüpi nimetatakse stabiliseerimissüsteemideks. Stabiliseerimissüsteemide näideteks on süsteemid õhu temperatuuri ja niiskuse reguleerimiseks kliimaseadmetes, ülekuumendatud auru rõhk ja temperatuur katlates, pöörete arv auru- ja gaasiturbiinides, elektrimootorites jne.

Teist tüüpi probleem on kirjavahetuse säilitamine kahe sõltuva või ühe sõltuva ja teiste sõltumatute suuruste vahel. Suhteid reguleerivaid süsteeme nimetatakse automaatseteks jälgimissüsteemideks, näiteks automaatsed süsteemid kütuse -õhu suhte reguleerimiseks kütuse põlemisprotsessis või suhe "auru tarbimine - veetarbimine" katelde veega varustamisel jne.

Kolmas tüüpi ülesanded hõlmavad kontrollitud väärtuse muutumist aja jooksul vastavalt teatud seadusele. Seda tüüpi probleeme lahendavaid süsteeme nimetatakse tarkvara juhtimissüsteemideks. Seda tüüpi süsteemide tüüpiline näide on temperatuuri reguleerimise süsteem kuumtöötlus metallist.

V viimased aastad Laialdaselt kasutatakse ekstreemseid (otsingu) automaatseid süsteeme, mis tagavad tehnoloogilise objekti toimimise maksimaalse positiivse efekti minimaalse tooraine, energia jms tarbimisega.

Tehniliste vahendite kogum, mille abil üht või mitut reguleeritavat väärtust ilma inimkäitleja osaluseta viiakse vastavusse nende konstantse väärtusega või vastavalt teatud seadusele kehtestatud väärtustele, muutes mõju kontrollitud väärtustele nende tegelikke väärtusi seatud väärtustega võrdlemise tulemust nimetatakse automaatne süsteem reguleerimine (AKV) või automaatjuhtimissüsteem. Määratlusest tuleneb, et üldjuhul tuleks lihtsaim AKV hõlmata järgmisi elemente:

juhtobjekt (OU), mida iseloomustab reguleeritav väärtus x n. x (t);

mõõteseade (RÜ), mis mõõdab kontrollitud väärtust ja muudab selle edasiseks muundamiseks või kaugedastuseks mugavaks vormiks;

seadistusseade (ZU), milles on seatud seadeväärtuse signaal, mis määrab etteantud väärtuse või kontrollitava väärtuse muutumise seaduse;

võrdlusseade (CS), milles kontrollitava muutuja x tegelikku väärtust võrreldakse ettenähtud väärtusega g (t) ja

tuvastatakse kõrvalekalle (g (t) - x (t));

reguleerimisseade (RU), mis kui sisendisse jõuab kõrvalekalle (ε), tekitab reguleeriva toimingu, mida tuleb juhtobjektile rakendada, et kõrvaldada kontrollitava muutuja x olemasolev kõrvalekalle ettenähtud väärtusest g ( t);

täidesaatev mehhanism (MI). Reaktoritehase väljalaskeavas on juhtimistoimingul väike võimsus ja see väljastatakse kujul, mis üldiselt ei sobi otseselt juhtimisobjektile. Vajalik on regulatiivse mõju suurendamine või muundamine mugavasse vormi x p. Selleks kasutatakse spetsiaalseid ajameid, mis on reguleeriva elemendi täidesaatvad väljundseadmed;

reguleeriv asutus (RO). Täiturmehhanismid ei saa reguleeritavat muutujat otseselt mõjutada. Seetõttu on reguleerimise objektid varustatud spetsiaalsete RO reguleerivate organitega, mille kaudu IE reguleeritud väärtust mõjutab;

sideliine, mille kaudu signaalid edastatakse automaatses süsteemis elemendilt elemendile.

Näiteks kaaluge automaatjuhtimise suurendatud plokkskeemi (joonis 1.1). Diagrammil on väljundparameetrid juhitava objekti töö tulemus, neid tähistatakse x 1, x 2, ……… x n. Lisaks nendele põhiparameetritele iseloomustavad automaatikaobjektide tööd mitmed abiparameetrid (punktides 1, 2, ……. N juures), mida tuleb näiteks jälgida ja reguleerida.

Joonis 1.1. Automaatjuhtimise plokkskeem

Tööprotsessis saab juhtobjekt häirivaid mõjusid f1…. fn, põhjustades parameetrite х1 …… .хn kõrvalekaldeid nende ratsionaalsetest väärtustest. Juhtimissüsteemi siseneb teave x tech ja y tech hetkeväärtuste kohta ning seda võrreldakse nende ettenähtud väärtustega (seadeväärtused) g1 …… gn, mille tulemusena juhtsüsteem teostab kontrolltoiminguid Е1… ..Еn objektil, mille eesmärk on kompenseerida praeguste väljundparameetrite kõrvalekaldeid määratud väärtustest.

Vastavalt automaatjuhtimissüsteemi ülesehitusele võib automaatikaobjekt erijuhtudel olla ühetasandiline tsentraliseeritud, ühetasandiline detsentraliseeritud ja mitmetasandiline. Samal ajal nimetatakse ühetasandilisi juhtimissüsteeme süsteemideks, milles objekti juhitakse ühest kontrollpunktist või mitmest sõltumatust. Ühetasandilisi süsteeme, kus juhtimine toimub ühest kontrollpunktist, nimetatakse tsentraliseeritud. Ühetasandilisi süsteeme, milles keeruka objekti üksikuid osi juhitakse sõltumatutest kontrollpunktidest, nimetatakse detsentraliseeritud.

2.2 Funktsionaalsed - automaatjuhtimise tehnoloogilised skeemid

Funktsionaalne-tehnoloogiline skeem on peamine tehniline dokument, mis määratleb sõlmede ja automaatse juhtimissüsteemi elementide seadmete funktsionaalse ploki struktuuri, tehnoloogilise protsessi (toimingute) reguleerimise ja selle parameetrite juhtimise, samuti juhtimisobjekti varustamise seadmete ja automaatikaseadmetega. Samuti nimetatakse diagramme sageli lihtsalt automatiseerimisskeemideks. Koosseisu ja rakenduseeskirju dikteerivad standardite nõuded (vt 1. peatükk).

Automatiseerimise funktsionaalne ja tehnoloogiline skeem teostatakse ühel joonisel, kus sümbolitel on kujutatud tehnoloogilisi seadmeid, transpordiliine ja torujuhtmeid, mõõteriistu ja automaatikaseadmeid koos nendevaheliste ühenduste märkega. Abiseadmeid (toiteallikad, releed, kaitselülitid, lülitid, kaitsmed jne) pole skeemidel näidatud.

Automatiseerimise funktsionaalsed skeemid on seotud tootmistehnoloogia ja tehnoloogiliste seadmetega, seetõttu näitab diagramm asukohta tehnoloogilised seadmed lihtsustatud, mitte mõõtkavas, vaid võttes arvesse tegelikku konfiguratsiooni.

Lisaks tehnoloogilistele seadmetele on standarditele vastavatel funktsionaalsetel automatiseerimisskeemidel kujutatud erinevatel eesmärkidel lihtsustatud (kaherealised) ja tinglikult (üherealised) transpordiliinid.

Nii tehnilise dokumentatsiooni skeemide ehitamine kui ka uurimine tuleb läbi viia kindlas järjekorras.

Protsessiparameetrid, mis alluvad automaatsele juhtimisele ja reguleerimisele;

Funktsionaalne juhtimisstruktuur;

Juhtimisahelad;

Kaitse ja häireseadmete ning kasutusele võetud blokeerimismehhanismide kättesaadavus;

Kontrolli- ja juhtimispunktide korraldamine;

Tehnilised automatiseerimisvahendid, mille abil lahendatakse jälgimise, signaalimise, automaatse reguleerimise ja juhtimise funktsioonid.

Selleks on vaja teada tehnoloogilise juhtimise automaatsete juhtimissüsteemide ja tehnoloogiliste seadmete, torujuhtmete, instrumentide ja automaatikaseadmete tavapäraste kujutiste loomise põhimõtteid, funktsionaalseid seoseid üksikute seadmete ja automaatikaseadmete vahel ning omada ettekujutust selle olemusest. tehnoloogiline protsess ning üksikute paigaldiste ja tehnoloogiliste seadmete üksuste koostoime.

Funktsionaalsel skeemil on kommunikatsiooniliinid ja torujuhtmed sageli näidatud üherealisel pildil. Transporditava andmekandja tähis võib olla kas digitaalne või tähtnumbriline. (Näiteks 1.1 või B1). Esimene number või täht näitab transporditava andmekandja tüüpi ja järgmine number - selle eesmärki. Digitaalsed või tähtnumbrilised tähised on esindatud liiderliinide riiulitel või transpordiliini (torujuhtme) kohal ja vajadusel transpordiliinide vaheaegadel (sel juhul selgitatakse vastuvõetud tähistusi joonistel või tekstidokumentides ( vt tabel 1.1.). tehnoloogilised objektid näitavad neid juhtimis- ja sulgeventiile, tehnoloogilisi seadmeid, mis on otseselt seotud protsessi juhtimise ja juhtimisega, samuti selektiivseid (andureid), sulgemis- ja reguleerimisorganeid, mis on vajalikud proovivõtukohtade (andurite paigalduspunktid) suhteline asukoht, samuti mõõtmis- või kontrollparameetrid (vt tabel 1.2).

Täielikud seadmed (tsentraliseeritud juhtimismasinad, juhtimismasinad, telemehaanika poolkomplektid jne) on tähistatud suvaliste mõõtmetega ristküliku abil, näidates ristküliku sees oleva seadme tüübi (vastavalt tootja dokumentatsioonile).

V üksikjuhtumid mõned tehnoloogiliste seadmete elemendid on diagrammidel näidatud ka ristkülikute kujul, näidates ära nende elementide nimed. Samal ajal näitavad andurite, selektiivsete, vastuvõtvate ja muude otstarbega sarnaste seadmete läheduses nende tehnoloogiliste seadmete nimed, kuhu need kuuluvad.

Tabel 1.1. Torujuhtmete transpordiliinide määramine vastavalt standardile GOST 14.202 - 69

Tabel 1.2. Protsessiklappide sümbolid

Nimi	Nimetus vastavalt GOST 14.202 - 69
Otselülitusventiil (sulgventiil)
Elektriliselt juhitav klapp
Kolmekäiguline ventiil
turvaventiil
Pöörlev aknaluuk (siiber, värav)
Membraani ajam
Tabel 1.3. Väljundi elektrilised lülituselemendid
Nimi	Nimetus vastavalt standardile GOST 2.755 - 87
Kontakt suure vooluahela lülitamiseks (kontaktori kontakt)
Kontakti sulgemine
NC kontakt

Torujuhtmete ja muude transpordiliinide skeemide lugemise hõlbustamiseks pannakse maha nooled, mis näitavad aine liikumissuunda.

Funktsionaalses ja tehnoloogilises skeemis, samuti torujuhtme kujutisel, mille kaudu aine sellest süsteemist väljub, tehakse vastav kiri, näiteks: "Absorptsioonipoest", "Pumpadest", "Polümerisatsiooniskeemile" ".

Joonis 1.2. Andurite ja valitud seadmete pilt (fragment)

Automatiseerimistööriistade tavapärased graafilised tähised on toodud tabelites 1.2., 1.3., 1.4 .. Funktsionaalse automatiseerimise skeemidel kasutatavate elektriseadmete tavapärased graafilised tähised tuleks kujutada vastavalt standarditele (tabel 1.3.). Kui ühegi automaatseadme jaoks pole standardseid sümboleid, peaksite oma sümbolid aktsepteerima ja selgitama neid skeemil oleva pealdisega. Nende tähiste joonte paksus peaks olema 0,5 - 0,6 mm, välja arvatud kilbile paigaldatud seadme tavapärase kujutise horisontaalne eraldusjoon, mille paksus on 0,2 - 0,3 mm.

Kõigi püsivalt ühendatud seadmete proovivõtuseadmel ei ole spetsiaalset tähist, vaid see on õhuke pidev joon, mis ühendab protsessitoru või -seadme seadmega (joonis 1.2. Seadmed 2 ja 3a). Kui on vaja näidata proovivõtuvahendi või mõõtmispunkti täpne asukoht (tehnoloogilise seadme graafilise tähise sees), näidatakse lõpus paksus kirjas 2 mm läbimõõduga ringi (joonis 1.2. ja 4a).

Tabel 2.4. Automatiseerimisseadmete ja -seadmete tavapärased graafilised sümbolid

Nimi	Nimetus vastavalt standardile GOST 21.404 - 85
Kohapeal (tehnoloogiliinil, aparaadil, seinal, põrandal, sambal, metallkonstruktsioonil) paigaldatud esmane mõõtemuundur (andur) või seade. Põhiline lubatud
Paneelile paigaldatav seade, kaugjuhtimispult Põhiline Lubatud
Valimisseade ilma seadme püsiühenduseta
Käivitusmehhanism
Sõidulüliti
Elektrikell, sireen, piiks
Elektrikeris: a) takistus, c) induktsioon
Salvestusseade
Hõõglamp, gaaslahendus (signaal)
Kolmefaasiline elektrimasin (M - mootor, G - generaator)
Elektriline alalisvoolumasin (mootor M, generaator G)

Seadme või muu automaatikatööriista täieliku (vabalt loetava) tähise saamiseks sisestatakse selle tavapärasesse graafilisse pilti ringi või ovaali kujul tähesümbol, mis määrab eesmärgi, täidetavad funktsioonid, omadused ja tööparameetrid. Sel juhul määrab kirja asukoht selle tähenduse. Seega on tabelis 1.5 toodud tähed peamised parameetrid ja funktsioonid ning tabelis 1.6 toodud tähed täpsustavad funktsiooni, parameetrit.

Tabel 1.5. Peamiste mõõdetud parameetrite määramine automatiseerimisskeemides

Käsitsi juhtimise tähistamiseks kasutage tähte H. Standardis mitte sätestatud väärtuste määramiseks võib kasutada reservtähti: A, B, C, I, N, O, Y, Z (täht X on pole soovitatav). Kasutatud varukirjad tuleb dešifreerida kirjaga skeemi vabale väljale.

Allpool on mõõdetud väärtuste täpsustavate väärtuste tähistused.

Tabel 1.6. Tähe täiendavad sümbolid

Mõõdetud väärtuse selgitamiseks mõeldud täht asetatakse mõõdetud väärtust tähistava tähe järele, näiteks P, D, - rõhkude erinevus (erinevus).

Funktsioone, mida seadmed teabe kuvamiseks täidavad, tähistatakse ladina tähtedega (vt tabel 2.7).

Tabel 1.7. Funktsioonitähed

Lisaks võib kasutada tähti E, G, V.

Kõik ülaltoodud tähtede tähised on kinnitatud seadme (seadme) tähistava ringi ülemisele osale.

Kui ühe seadme tähistamiseks kasutatakse mitut tähte, peaks nende paigutuse järjekord pärast esimest, mis tähistab mõõdetud väärtust, olema näiteks: TIR - seade temperatuuri mõõtmiseks ja registreerimiseks, PR - seade rõhu registreerimiseks.

Eraldi plokkidena valmistatud ja käsitsi töötamiseks mõeldud seadmete tähistamisel pannakse esikohale täht H.

Näiteks joonisel fig. 1.2 näitab automaatika diagrammi, mis kasutab temperatuuri ja rõhu erinevuse salvestusseadmeid, kus seadme (komplekti) sümboli moodustamiseks näitab ringi ülaosas funktsionaalne eesmärk ja ringi alumises osas viide nimetus (tähtnumbriline või digitaalne - 1, 2, 4a, 4b, 3a, 3b). Seega kõik ühe komplekti elemendid, s.t. üks funktsionaalne seadmete rühm (esmased, vahepealsed ja edastavad mõõtemuundurid, mõõteseade, reguleerimisseade, täiturmehhanism, reguleeriv keha) on tähistatud sama numbriga. Sellisel juhul omistatakse number 1 esimesele (vasakule) komplektile, number 2 teisele jne.

Ühe komplekti elementide eristamiseks pannakse numbri kõrvale tähestikuline indeks (tähti Z ja O, mille kontuur on sarnane numbrite kontuuriga, ei soovitata kasutada): esmase anduri jaoks ( andur) - indeks "a", edastava anduri jaoks - "b", mõõteseadme juures - "sisse" jne. Seega on ühe komplekti puhul esmase mõõtemuunduri täielik tähistus 1a, edastav mõõtemuundur 1b, mõõtmisseade (sekundaarne) 1c jne. joonise kõrgus on 3,5 mm, tähe kõrgus 2,5 mm.

Vastavalt toimimise nõuetele kasvuhoone rajatised koos konvektsioonsoojusvahetuse ja niisutussüsteemiga saab plokk -statsionaarsetes kasvuhoonetes põllumajandussaaduste kasvatamise tehnoloogilise protsessi automatiseerimisskeemi esitada funktsionaalse automatiseerimisskeemi kujul, mis on näidatud joonisel fig. 3.1.

Automatiseerimisskeemil (vt joonis 3.1) kasutatakse järgmisi tähiseid:

• 1 - Elektriline ventilatsiooniventiil;
• 2 - tsirkuleeriv ventilaator;
• 3 - kütteelement;
• 4 - elektriline väljatõmbeventilatsiooni siiber;
• 5 - niisutusahela solenoidventiil;
• 6 - Kastmissüsteemi düüsid (jootmine);
• 7 - Andur uste (või akende) avamiseks;
• 8, 9 - Mulla niiskuse andur;
• 10 - Õhuniiskuse ja temperatuuri mõõtja.

Väljatöötatud automatiseerimisskeemi alusel on soovitav kujundada juhtimissüsteemi arhitektuur vastavalt kolmetasandilisele skeemile. Esimesel (madalamal) tasemel on ette nähtud tehnoloogilise teabe kogumine mõõteanduritelt ning kohale paigaldatud ajamite ja releeautomaatika juhtimine. Temperatuuri ja niiskust mõõtvate andurite signaale töötleb programmeeritav loogikakontroller (PLC).

Väljatöötatud automatiseerimisskeemi alusel on soovitav kujundada juhtimissüsteemi arhitektuur vastavalt kolmetasandilisele skeemile. Esimesel (madalamal) tasemel on ette nähtud tehnoloogilise teabe kogumine mõõteanduritelt ning kohale paigaldatud ajamite ja releeautomaatika juhtimine. Temperatuuri ja niiskust mõõtvate andurite signaale töötleb PLC. Vastavalt antud mikrokliima režiimi juhtimise algoritmile genereerib see juhtsignaalid juhtimisahelate ajamitele. Teine tase pakub programmi juhtimist antud tehnoloogilise protsessi jaoks, milleks on põllukultuuride kasvatamine operaatori jaamast. Tarkvarasüsteem kontrollib ja kontrollib automaatselt temperatuuri, niiskustaset kambris ja maapinnal, kasutades andureid ja küttetoru ventiili, samuti niisutussüsteemi. Selle taseme varustus sisaldab juhtimisruumi paigaldatud juhtpaneeli ja PLC -d. Tööstusarvuti on ühendatud hajutatud seadmetega Profibus DP võrguga ja kolmanda taseme kaudu Etherneti kaudu ühendatud kasvuhoonemajanduse kohaliku segmendiga.

Kolmandal (ülemisel) tasandil toimub tehnoloogilise protsessi kohta käiva teabe tsentraliseeritud töötlemine ettevõttes Etherneti võrgu kaudu. Teabetöötlus hõlmab tehnoloogilise protsessi kulgemise, jahutusvedeliku voolukiiruse jälgimist, logimist, arhiveerimist ja operatiivjuhtimist.

Kasvuhoonekeskkonna kliima reguleerimise tehnoloogilise protsessi automatiseeritud juhtimissüsteemi plokkskeem on näidatud joonisel fig. 3.2.

Joonis 3.1 -Kasvuhoone automaatne mikrokliima juhtimissüsteem

Joonis 3.2 - ACS MKT plokkskeem

Automatiseeritud protsessijuhtimissüsteemide arendamine praeguses etapis on seotud mikroprotsessorite ja mikroarvutite laialdase kasutamisega juhtimiseks, mille maksumus muutub igal aastal madalamaks võrreldes juhtimissüsteemide loomise kogukuludega. Enne mikroprotsessorite tulekut kaasnes protsesside juhtimissüsteemide arenguga tsentraliseerimise suurenemine. Tsentraliseeritud süsteemide võimalused on aga juba praegu piiratud ja ei vasta tänapäevastele nõuetele töökindluse, paindlikkuse, sidesüsteemide ja tarkvara maksumuse osas.

Ülemineku tsentraliseeritud juhtimissüsteemidelt detsentraliseeritud süsteemidele põhjustab ka üksikute tehnoloogiliste üksuste võimsuse suurenemine, nende keerukus, suurenenud nõuded kiirusele ja nende töö täpsusele. Juhtimissüsteemide tsentraliseerimine on majanduslikult õigustatud TOU suhteliselt väikese teabevõimega (juhtimis- ja reguleerimiskanalite arvuga) ja selle territoriaalse koondumisega. Suure hulga juhtimis-, reguleerimis- ja juhtimiskanalite, APCS -i suure sideliinide pikkuse tõttu muutub juhtimissüsteemi struktuuri detsentraliseerimine põhimeetodiks APCS -i elujõulisuse suurendamiseks, vähendades kulusid ja tegevuskulusid.

Tuleks tunnistada APCSi kõige paljutõotavamat detsentraliseerimise suunda automatiseeritud juhtimine hajutatud arhitektuuriga protsessid, mis põhinevad juhtobjekti funktsionaalsel sihtmärgil ja topoloogilisel detsentraliseerimisel.

Funktsionaalne ja sihipärane detsentraliseerimine- See on keerulise protsessi või süsteemi jagamine väiksemateks osadeks - alamprotsessideks või allsüsteemideks vastavalt funktsionaalsele omadusele (näiteks tehnoloogilise protsessi ümberjaotamine, üksuste töörežiimid jne), millel on sõltumatud toimimiseesmärgid.

Topoloogiline detsentraliseerimine tähendab protsessi territoriaalse (ruumilise) jagamise võimalust funktsionaalseteks sihtmärkideks. Optimaalse topoloogilise detsentraliseerimise korral valitakse hajutatud APCS -alamsüsteemide arv nii, et minimeerida kommunikatsiooniliinide kogupikkust, mis koos kohalike juhtimissüsteemidega moodustavad võrgustruktuuri.

Kaasaegsete hajutatud juhtimissüsteemide tehniline alus, mis võimaldas selliseid süsteeme rakendada, on mikroprotsessorid ja mikroprotsessorisüsteemid.

Mikroprotsessorisüsteem täidab andmete kogumise, reguleerimise ja juhtimise funktsioone, kogu andmebaasis oleva teabe visualiseerimist, sätete muutmist, algoritmide parameetreid ja algoritme ise, optimeerimist jne. Mikroprotsessorite (sh mikroarvutite) kasutamine loetletud ülesannete lahendamiseks võimaldab saavutada järgmisi eesmärke:

a) asendada analoogtehnoloogia digitaalsega, kui üleminek digitaalsetele vahenditele parandab täpsust, laiendab funktsionaalsust ja suurendab juhtimissüsteemide paindlikkust;

b) asendada jäiga loogikaga riistvara programmeeritavate (programmi muutmise võimalusega) seadmetega või mikrokontrollerid;

c) asendada üks miniarvuti mitmest mikroarvutist koosneva süsteemiga, kui on vaja tagada tootmise või tehnoloogilise protsessi detsentraliseeritud juhtimine suurema töökindluse ja vastupidavusega või kui miniarvuti võimalusi ei kasutata täielikult.

Mikroprotsessorisüsteemid suudavad hajutatud APCS -i alamsüsteemides täita kõiki tüüpilisi funktsioone - jälgida, mõõta, reguleerida, juhtida ja käitajale teavet esitada.

Hajutatud protsessijuhtimissüsteemides on üldiselt aktsepteeritud allsüsteemide interaktsiooni kolm topoloogilist struktuuri: tähekujuline (radiaalne); rõngas (silmus); buss (pagasiruum) või nende kombinatsioonid. Andurite ja ajamitega suhtlemise korraldamine on individuaalne ja valdavalt radiaalne.

Joonis 3.5 näitab hajutatud protsessijuhtimissüsteemide topoloogiavalikuid.

Joonis 3.5 - Hajutatud APCS -i tüüpilised struktuurid:

a - radiaalne, b - pealiin, c - rõngakujuline

Allsüsteemide interaktsiooni radiaalne struktuur (joonis 3.5, a) peegeldab traditsiooniliselt kasutatud meetodit seadmete ühendamiseks spetsiaalsete kommunikatsiooniliinidega ja seda iseloomustavad järgmised omadused:

a) on olemas eraldi ühendamata liinid, mis ühendavad keskset allsüsteemi (CPU) õhusõiduki i kohalike automatiseerimissüsteemidega;

b) liideseseadmete US 1– US m kohaliku automatiseerimise rakendamine on tehniliselt lihtne. Keskne sideseade USC on USA i tüüpi moodulite komplekt vastavalt liinide arvule või üsna keeruline seade teabe edastamise kanalite multipleksimiseks;

c) üksikute liinide maksimaalsed vahetuskursid on varustatud piisavalt kõrge arvutusseadmete jõudlusega protsessori tasemel;

d) side allsüsteemi töökindlus sõltub suuresti protsessori riistvara usaldusväärsusest ja vastupidavusest. CPU rike praktiliselt hävitab vahetuse alamsüsteemi, kuna kõik teabevoogud suletakse ülemise taseme kaudu.

Radiaalse struktuuriga hajusüsteem on kahetasandiline süsteem, kus allsüsteemide madalamal tasemel on rakendatud vajalikud juhtimis-, reguleerimis- ja juhtimisfunktsioonid ning teisel tasemel protsessoris koordineeriv mikroarvuti (või miniarvuti) ) lisaks mikroarvutite-satelliitide töö koordineerimisele optimeerib TOU juhtimisülesandeid, energiajaotust, kontrollib tehnoloogilist protsessi tervikuna, arvutab tehnilisi ja majanduslikke näitajaid jne. Kogu radiaalse struktuuriga hajusüsteemi andmebaas peab olema ülemise taseme juhtimisrakenduste jaoks juurdepääsetav koordineeriva mikroarvutiga. Selle tulemusena töötab koordineeriv mikroarvuti reaalajas ja seda tuleb juhtida kõrgetasemeliste keelte abil.

Joonis 3.5 (b, c) näitab taseme vastasmõju rõnga- ja siinitopoloogiat. Nendel struktuuridel on radiaalsete konstruktsioonide ees mitmeid eeliseid:

a) kanalit ja sideseadmeid hõlmava side allsüsteemi toimivus ei sõltu tehniliste vahendite toimivusest automatiseerimistasandil;

b) on olemas lisaseadmete ühendamise ja kogu allsüsteemi jälgimise võimalused spetsiaalsete tööriistade abil;

c) nõutakse kaablitoodete oluliselt väiksemaid kulusid.

Tänu teabevahetusele õhusõiduki i vahel sidekanali ja USA vahel ("igaüks igaühega") on täiendav võimalus koordineerimisfunktsioonide dünaamiliseks ümberjaotamiseks õhusõidukite allsüsteemide ühiseks kasutamiseks madalamatel tasanditel. CPU rikke tõttu. Siini (vähemal määral rõnga) struktuur tagab alamsüsteemide vahelise edastusrežiimi, mis on grupi juhtimiskäskude rakendamisel oluline eelis. Samal ajal seavad bussi- ja rõngaarhitektuurid liideseseadmete "intelligentsusele" juba tunduvalt kõrgemaid nõudmisi ja järelikult suurendavad ühekordsed kulud põhivõrgu rakendamiseks.

Võrreldes side allsüsteemi rõnga- ja siinitopoloogiaid, tuleb märkida, et rõngasstruktuuri korraldamine on odavam kui siiniliin. Kuid kogu rõngasidesüsteemiga alamsüsteemi töökindluse määrab iga liideseseadme ja iga sideliinide sektsiooni töökindlus. Ellujäämise suurendamiseks on vaja kasutada kahekordseid rõngaid või täiendavaid sideühendusi möödasõiduteedega. Trafo isolatsiooniga siiniarhitektuuri füüsilise edastuskanali toimivus ei sõltu liideseseadmete kasutuskõlblikkusest, kuid rõnga puhul põhjustab mis tahes liideseseadme rike halvimal juhul täieliku autonoomne töö alamsüsteemi ebaõnnestunud sõlme, st juhtimisfunktsiooni kadumiseni protsessori tasemelt ebaõnnestunud sõlme automatiseerimisega.

Selge meetod kogu automatiseerimissüsteemi vastupidavuse suurendamiseks side allsüsteemi sobivate seadmete rikke korral on vastavate seadmete dubleerimine alamsüsteemi sõlmedes. Rõngasstruktuuris on selline lähenemine juba ette nähtud kahekordsete rõngaste ja ümbersõitude korraldamisel. Kui pideva füüsilise kanali usaldusväärsuses madalama topoloogia puhul pole kahtlust, siis saab kopeerida ainult liideseseadmeid ilma varukanalit kasutamata.

Odavam viis sidealamsüsteemi töökindluse parandamiseks on kombineeritud struktuuride kasutamine, mis ühendavad radiaal- ja rõnga (selgroog) topoloogia eelised. Rõnga puhul võib radiaalsete sidemete arvu piirata kahe või kolme reaga, mille rakendamine pakub lihtsat ja odavat lahendust.

Selliste hajutatud protsessijuhtimissüsteemide näitajate hindamine, näiteks majanduslik(kaablitoodete, kaabli jälgimise, võrgurajatiste, sealhulgas sideseadmete jms arendamise või ostmise kulud), funktsionaalne(rühmaülekannete kasutamine, vahetuskurss, võimalus vahetada "igaühega"), samuti ühinemise näitajad ja evolutsiooni võimalused võrgud (võimalus liita täiendavaid abonendisõlme, APCS -is kasutamise tendentsid) ja näitajad võrgu töökindlus(sidekanali ja side- või liideseseadmete rike), võimaldab meil teha järgmisi järeldusi:

a) arengu ja kasutamise osas on kõige lootustandvam kommunikatsiooni alamsüsteemi selgroogne korraldus;

b) selgroo topoloogia funktsionaalsus ei jää rõnga ja radiaalvõimalustele alla;

c) selgroo struktuuri töökindluse näitajad on üsna rahuldavad;

d) hajutatud APCS-i selgrootopoloogia nõuab suuri ühekordseid kulusid sidekanali ja liideseseadmete loomiseks ja rakendamiseks.

Suuresti tänu nendele karkassistruktuuri omadustele ning riist- ja tarkvara modulaarsele korraldusele kaasaegsetes protsessijuhtimissüsteemides pagasiruumi-modulaarne põhimõte konstrueerimine tehniline abi leidis soodusjaotuse.

Mikroprotsessorite ja mikroarvutite kasutamine võimaldab tõhusalt ja säästlikult rakendada APCS -i funktsionaalse ja topoloogilise detsentraliseerimise põhimõtet. Seega on võimalik oluliselt suurendada süsteemi töökindlust ja vastupidavust, vähendada kalleid sideliine, tagada töö paindlikkus ja laiendada rakendusvaldkonda tehniliste vahendite komplekside rahvamajanduses, mille põhielement on mikroarvuti või mikroprotsessor. Sellistes hajutatud juhtimissüsteemides muutub see väga oluliseks liidese standardimine, st. ühtsete normide, nõuete ja reeglite kehtestamine ja rakendamine, mis tagavad tehniliste vahendite informatiivse integreerimise APCS -i standardstruktuuridesse.