Razvoj strukturnog dijagrama asu mkt. Izrada funkcionalnog dijagrama i opis glavnih funkcionalnih jedinica ACS blok dijagrama automatiziranih nadzornih i upravljačkih sustava

Predavanje 9

Pri izradi projekta automatizacije, prije svega, potrebno je odlučiti s kojih mjesta će se kontrolirati određeni dijelovi objekta, gdje će se nalaziti kontrolne točke, operacijske sobe, kakav bi trebao biti odnos među njima, t.j. potrebno je riješiti pitanja izbora upravljačke strukture. Upravljačka struktura shvaćena je kao skup dijelova automatskog sustava, na koje se može podijeliti prema određenom kriteriju, kao i načina prijenosa utjecaja među njima. Grafički prikaz upravljačke strukture naziva se strukturni dijagram. Iako kupac pregovara o početnim podacima za izbor upravljačke strukture i njezine hijerarhije s različitim stupnjevima pojedinosti prilikom izdavanja projektnog zadatka, projektna organizacija trebala bi razviti cjelovitu upravljačku strukturu.

U samom opći pogled blok dijagram sustava za automatizaciju prikazan je na slici 9.1. Sustav automatizacije sastoji se od objekta automatizacije i upravljačkog sustava za taj objekt. Zbog određene interakcije između objekta automatizacije i upravljačkog sustava, sustav automatizacije u cjelini daje traženi rezultat funkcioniranja objekta, karakteriziran parametrima x 1 x 2 ... x n

Rad složenog objekta automatizacije karakteriziraju brojni pomoćni parametri y 1, y 2, ..., y j, koji se također moraju nadzirati i regulirati.

Tijekom rada objekt prima ometajuće utjecaje f 1, f 2, ..., f i, uzrokujući odstupanja parametara x 1, x 2, x n od njihovih potrebnih vrijednosti. Podaci o trenutnim vrijednostima x 1, x 2, xn, y 1, y 2, yn ulaze u upravljački sustav i uspoređuju se s propisanim vrijednostima gj, g 2, ..., gk, kao rezultat koje upravljački sustav generira radnje upravljanja E 1, E 2, ..., E m za kompenzaciju odstupanja u izlaznim parametrima.

Slika 9.1 - Blok dijagram sustava za automatizaciju

Izbor upravljačke strukture objekta automatizacije ima značajan utjecaj na učinkovitost njegovog rada, smanjujući relativne troškove upravljačkog sustava, njegovu pouzdanost, održivost itd.

Općenito, bilo koji sustav može biti predstavljen:

· Konstruktivna struktura;

· Funkcionalna struktura;

· Algoritamska struktura.

U konstruktivnoj strukturi sustava svaki je njegov dio neovisna konstruktivna cjelina (slika 9.1).

Konstruktivna shema sadrži:

· Objekt i sustav automatizacije;

· Tokovi informacija i upravljanja.

U algoritamskoj strukturi svaki je dio osmišljen tako da izvodi određeni algoritam za transformaciju ulaznog signala, koji je dio cijelog algoritma za funkcioniranje sustava.

Projektant razvija algoritamski blok dijagram (ACC) objekta automatizacije na temelju diferencijalnih jednadžbi ili grafičkih karakteristika. Objekt automatizacije predstavljen je u obliku nekoliko veza s različitim prijenosnim funkcijama koje su međusobno povezane. U ACC -u pojedinačne veze možda nemaju fizički integritet, ali bi njihova veza (shema u cjelini) u smislu statičkih i dinamičkih svojstava, prema algoritmu funkcioniranja, trebala biti ekvivalentna objektu automatizacije. Slika 9.2 prikazuje primjer ACS ACS -a.

Slika 9.2 - Algoritamski blok dijagram, predstavljen u obliku jednostavnih veza

U funkcionalnoj strukturi svaki je dio dizajniran za obavljanje određene funkcije.

U projektima automatizacije prikazani su strukturni dijagrami konstrukcije s elementima funkcionalnih znakova. Potpune informacije o funkcionalnoj strukturi s naznakom lokalnih upravljačkih petlji, upravljačkih kanala i upravljanja procesom date su u funkcionalnim dijagramima (predavanje 10).

Strukturni dijagram APCS-a izrađen je u fazi "Projekt" u dvostupanjskom dizajnu i odgovara sastavu sustava. Kao primjer, slika 9.3 prikazuje blok dijagram upravljanja proizvodnjom sumporne kiseline.

Slika 9.3 - Fragment strukturnog dijagrama upravljanja i kontrole proizvodnje sumporne kiseline:

1 - komunikacijska linija s radioničkim kemijskim laboratorijem; 2 - komunikacijska linija s točkama kontrole i upravljanja kiselom dionicom; 3 - komunikacijski vod s točkom upravljanja i upravljanja III i IV tehnološkim vodovima

Strukturni dijagram prikazuje općenito glavne projektne odluke o funkcionalnoj, organizacijskoj i tehničkoj strukturi APCS -a u skladu s hijerarhijom sustava i odnosima između kontrolnih i upravljačkih točaka, operativnog osoblja i tehnološkog objekta upravljanja. Načela organiziranja operativnog upravljanja tehnološkim objektom, sastav i označavanje pojedinih elemenata strukturnog dijagrama, usvojena tijekom provedbe strukturnog dijagrama, treba zadržati u svim projektnim dokumentima za APCS.

Tablica 9.1 - Funkcije APCS -a i njihovi simboli na slici 9.3

Blok dijagram prikazuje sljedeće elemente:

1. tehnološke podjele (odjeli, odsjeci, radionice, proizvodnja);

2. kontrolne i upravljačke točke (mjesni odbori, upravljačka i otpremna mjesta, blok ploče itd.);

3. tehnološko osoblje (operativno) i dodatne posebne usluge koje pružaju operativno upravljanje;

4. glavne funkcije i tehnička sredstva koja osiguravaju njihovu provedbu na svakoj kontrolnoj i upravljačkoj točki;

5. odnos između odjela i s nadređenim ACS -om.

Funkcije APCS -a šifrirane su i na dijagramu su označene brojevima. Simboli APCS funkcija na slici 9.3 prikazani su u tablici 9.1.

Strukturni dijagram sustava za automatizaciju izvode čvorovi i uključuje sve elemente sustava od senzora do regulacijskog tijela s naznakom lokacije, prikazujući njihove međusobne odnose.

Strukturni dijagram namijenjen je općem upoznavanju sustava (slika 6.2). Strukturna shema - to je dijagram koji definira glavne funkcionalne dijelove proizvoda, njihovu namjenu i odnose.

Struktura - to je skup dijelova automatiziranog sustava, na koje se može podijeliti prema određenom kriteriju, kao i načini prijenosa utjecaja između njih. Općenito, bilo koji sustav može biti predstavljen sljedećim strukturama:

• ? konstruktivan - kada je svaki dio sustava neovisna konstruktivna cjelina;
• ? funkcionalna - kada je svaki dio sustava projektiran za obavljanje određene funkcije (potpune informacije o funkcionalnoj strukturi, koje označavaju upravljačke petlje, date su na dijagramu automatizacije);

Riža. 6.2.

? algoritamski - kada je svaki dio sustava dizajniran za izvođenje određenog algoritma za transformaciju ulazne vrijednosti, koji je dio operacijskog algoritma.

Valja napomenuti da se za jednostavne objekte automatizacije ne mogu dati strukturni dijagrami.

Zahtjevi za ove sheme utvrđeni su RTM 252.40 „Automatizirani sustavi upravljanja tehnološkim procesima. Strukturne sheme upravljanja i kontrole ". Prema ovom dokumentu, strukturni strukturni dijagrami sadrže: tehnološke podjele objekta automatizacije; bodova

kontrola i upravljanje, uključujući one koji nisu dio projekta koji se razvija, ali imaju vezu s projektiranim sustavom; tehničko osoblje i usluge koje pružaju operativno upravljanje i normalno funkcioniranje tehnološkog objekta; glavne funkcije i tehnička sredstva koja osiguravaju njihovu provedbu na svakoj kontrolnoj i upravljačkoj točki; odnos između dijelova objekta automatizacije.

Elementi strukturnog dijagrama prikazani su kao pravokutnici. Odvojene funkcionalne usluge i dužnosnici dopušteno prikazivati ​​u krugu. Struktura ovog odjeljka otkrivena je unutar pravokutnika. Funkcije automatiziranog sustava upravljanja procesima označene su simbolima, čije je dekodiranje dano u tablici iznad glavnog natpisa duž širine natpisa. Odnos između elemenata strukturnog dijagrama prikazan je punim linijama, spajanjima i granama - isprekidanim linijama. Debljina linija je sljedeća: uobičajene slike - 0,5 mm, komunikacijske linije - 1 mm, ostale - 0,2 ... 0,3 mm. Veličine elemenata strukturnih dijagrama nisu regulirane i odabiru se prema vlastitom nahođenju.

Primjer (slika 6.2) prikazuje ulomak implementacije projektne sheme za upravljanje i kontrolu postrojenja za pročišćavanje vode. U donjem dijelu prikazane su tehnološke podjele objekta automatizacije; u pravokutnicima u srednjem dijelu - glavne funkcije i tehnička sredstva lokalnih kontrolnih točaka jedinica; u gornjem dijelu - funkcije i tehnička sredstva centralizirane kontrolne točke postaje. Budući da dijagram zauzima nekoliko listova, naznačeni su prijelazi komunikacijskih linija na sljedeće listove i prikazan je prijelom pravokutnika koji otkriva strukturu objekta automatizacije.

Komunikacijske linije između pojedinih elemenata upravljačkog sustava mogu označavati smjer prenesenih informacija ili kontrolne radnje; ako je potrebno, komunikacijske linije mogu biti označene slovnim oznakama vrste komunikacije, na primjer: K - upravljanje, C - signalizacija, daljinsko upravljanje - daljinski upravljač, AR - automatska regulacija, DS - dispečerska komunikacija, PGS - industrijska telefonska (zvučnička) komunikacija itd.

Općenito, blok dijagram jednokružnog sustava automatskog upravljanja prikazan je na slici 1.1. Sustav automatskog upravljanja sastoji se od objekta automatizacije i upravljačkog sustava za ovaj objekt. Zbog određene interakcije između objekta automatizacije i sheme upravljanja, sustav automatizacije u cjelini daje tražene rezultate funkcioniranja objekta, karakterizirajući njegove izlazne parametre i karakteristike.

Svaki tehnološki proces karakteriziraju određene fizičke veličine (parametri). Za racionalan tijek tehnološkog procesa neki se njegovi parametri moraju održavati konstantnima, a neki se moraju mijenjati prema određenom zakonu. Tijekom rada objekta koji kontrolira sustav automatizacije, glavni zadatak je održavanje racionalnih uvjeta za tijek tehnološkog procesa.

Razmotrimo osnovna načela izgradnje struktura lokalnih sustava automatskog upravljanja. U pravilu se tri vrste problema rješavaju automatskom regulacijom.

Prva vrsta zadataka uključuje održavanje jednog ili više tehnoloških parametara na zadanoj razini. Sustavi za automatsko upravljanje, kritični zadaci ovog tipa nazivaju se stabilizacijski sustavi. Primjeri stabilizacijskih sustava su sustavi za regulaciju temperature i vlažnosti zraka u klimatizacijskim instalacijama, tlaka i temperature pregrijane pare u kotlovima, broja okretaja u parnim i plinskim turbinama, elektromotorima itd.

Druga vrsta problema je održavanje korespondencije između dvije ovisne ili jedne ovisne i drugih neovisnih veličina. Sustavi koji reguliraju omjere nazivaju se automatski sustavi za praćenje, na primjer, automatski sustavi za regulaciju omjera "gorivo -zrak" u procesu izgaranja goriva ili omjer "potrošnja pare - potrošnja vode" pri napajanju kotlova vodom itd.

Treća vrsta zadataka uključuje promjenu kontrolirane vrijednosti tijekom vremena prema određenom zakonu. Sustavi koji rješavaju ovu vrstu problema nazivaju se softverski upravljački sustavi. Tipičan primjer ove vrste sustava je sustav za kontrolu temperature za toplinska obrada metal.

V. posljednjih godina Uveliko se koriste ekstremni (pretraživački) automatski sustavi koji osiguravaju maksimalni pozitivan učinak funkcioniranja tehnološkog objekta uz minimalnu potrošnju sirovina, energije itd.

Skup tehničkih sredstava pomoću kojih se jedna ili više podesivih vrijednosti bez sudjelovanja ljudskog operatera usklađuju s njihovom konstantom ili se mijenjaju prema određenom zakonu postavljenim vrijednostima razvijanjem učinka na kontrolirane vrijednosti kao rezultat usporedbe njihovih stvarnih vrijednosti sa postavljenim automatski sustav regulacija (ACP) ili sustav automatskog upravljanja. Iz definicije proizlazi da bi, u općem slučaju, u najjednostavniji ACP trebali biti uključeni sljedeći elementi:

upravljački objekt (OU), karakteriziran podesivom vrijednošću x n. x (t);

mjerni uređaj (IU) koji mjeri kontroliranu vrijednost i pretvara je u oblik prikladan za daljnju pretvorbu ili za daljinski prijenos;

uređaj za podešavanje (ZU), u kojem je postavljen signal zadane vrijednosti, koji određuje zadanu vrijednost ili zakon varijacije kontrolirane vrijednosti;

uređaj za usporedbu (CS), u kojem se stvarna vrijednost kontrolirane varijable x uspoređuje s propisanom vrijednošću g (t) i,

detektira se odstupanje (g (t) - x (t));

regulacijski uređaj (RU), koji, kad na njegovo ulaz dođe odstupanje (ε), generira regulatorno djelovanje koje se mora primijeniti na kontrolirani objekt kako bi se uklonilo postojeće odstupanje kontrolirane varijable x od propisane vrijednosti g ( t);

izvršni mehanizam (MI). Na izlazu iz reaktorskog postrojenja kontrolno djelovanje ima malu snagu i izdaje se u obliku koji općenito nije prikladan za izravno djelovanje na upravljački objekt. Potrebno je ili povećanje regulatornog utjecaja ili transformacija u prikladan oblik x p. Za to se koriste posebni aktuatori, koji su izvršni izlazni uređaji regulacijskog elementa;

regulatorno tijelo (RO). Pokretači ne mogu izravno utjecati na kontroliranu varijablu. Stoga se objekti regulacije opskrbljuju posebnim regulatornim tijelima RO -a, putem kojih IM djeluje na reguliranu vrijednost;

komunikacijske linije kojima se signali prenose s elementa na element u automatskom sustavu.

Kao primjer, razmotrite uvećani blok dijagram automatskog upravljanja (slika 1.1). Na dijagramu su izlazni parametri rezultat rada kontroliranog objekta, označeni sa x 1, x 2, ……… x n. Osim ovih osnovnih parametara, rad objekata automatizacije karakteriziraju i brojni pomoćni parametri (pri 1, pri 2, ……. Pri n), koji se moraju nadzirati i regulirati, na primjer, držati konstantnima.

Slika 1.1. Blok dijagram automatskog upravljanja

U procesu rada do upravljačkog objekta stižu ometajući utjecaji f1 ... fn, uzrokujući odstupanja parametara h1 …… .hn od njihovih racionalnih vrijednosti. Podaci o trenutnim vrijednostima x tech i y tech ulaze u upravljački sustav i uspoređuju se s njihovim propisanim vrijednostima (zadane vrijednosti) g1 …… gn, uslijed čega upravljački sustav vrši upravljačka djelovanja E1… ..En na objektu čiji je cilj kompenzirati odstupanja izlaznih parametara struje od zadanih vrijednosti.

Prema strukturi sustava automatskog upravljanja objekt automatizacije može biti, u posebnim slučajevima, centraliziran na jednoj razini, na jednoj razini decentraliziran i na više razina. Istodobno, sustavi upravljanja na jednoj razini nazivaju se sustavi u kojima se objektom upravlja s jedne upravljačke točke ili s više neovisnih. Jednoslojni sustavi u kojima se upravljanje vrši s jedne upravljačke točke nazivaju se centralizirani. Jednoslojni sustavi u kojima se pojedinim dijelovima složenog objekta upravlja iz neovisnih kontrolnih točaka nazivaju se decentralizirani.

2.2 Funkcionalno - tehnološke sheme automatskog upravljanja

Funkcionalno-tehnološka shema glavni je tehnički dokument koji definira funkcionalno-blokovsku strukturu uređaja čvorova i elemenata sustava automatskog upravljanja, regulaciju tehnološkog procesa (operacija) i kontrolu njegovih parametara, kao i opremanje upravljačkog objekta s uređajima i opremom za automatizaciju. Također, dijagrami se često nazivaju jednostavno dijagramima automatizacije. Sastav i pravila provedbe diktiraju zahtjevi standarda (vidi Poglavlje 1).

Funkcionalna i tehnološka shema automatizacije izvedena je na jednom crtežu, na kojem su tehnološka oprema, transportni vodovi i cjevovodi, upravljački i mjerni instrumenti i oprema za automatizaciju prikazani simbolima, koji označavaju veze među njima. Pomoćni uređaji (napajanje, releji, prekidači, prekidači, osigurači itd.) Nisu prikazani na shemama.

Funkcionalni dijagrami automatizacije povezani su s proizvodnom tehnologijom i tehnološkom opremom, stoga dijagram prikazuje mjesto tehnološke opreme pojednostavljeno, ne za mjerenje, ali uzimajući u obzir stvarnu konfiguraciju.

Osim tehnološke opreme, na dijagramima funkcionalne automatizacije u skladu sa standardima, pojednostavljeni (dvoredni) i uvjetno (jednoredni) prikazuju transportne linije za različite namjene.

Izgradnja i proučavanje shema tehničke dokumentacije moraju se provoditi u određenom slijedu.

Parametri procesa koji su predmet automatskog upravljanja i regulacije;

Funkcionalna struktura upravljanja;

Upravljačke petlje;

Dostupnost zaštite i alarma te usvojeni mehanizmi blokiranja;

Organiziranje kontrolnih i upravljačkih točaka;

Tehnička sredstva automatizacije, uz pomoć kojih se rješavaju funkcije nadzora, signalizacije, automatske regulacije i upravljanja.

Za to je potrebno poznavati načela izgradnje automatskih upravljačkih sustava za tehnološko upravljanje i konvencionalne slike tehnološke opreme, cjevovoda, instrumenata i opreme za automatizaciju, funkcionalne veze između pojedinih uređaja i opreme za automatizaciju te imati predodžbu o prirodi tehnološki proces i interakcija pojedinih instalacija i jedinica tehnološke opreme.

Na funkcionalnom dijagramu komunikacijske linije i cjevovodi često su prikazani u jednoj liniji. Oznaka transportiranog medija može biti digitalna ili alfanumerička. (Na primjer: 1.1 ili B1). Prvi broj ili slovo označava vrstu transportiranog medija, a sljedeći broj - njegovu namjenu. Digitalne ili alfanumeričke oznake nalaze se na policama vodećih linija ili iznad transportne linije (cjevovoda), a po potrebi i u prekidima transportnih linija (usvojene oznake objašnjene su na crtežima ili u tekstualnim dokumentima (vidi tablicu 1.1. ). tehnološki objekti prikazuju one upravljačke i zaporne ventile, tehnološke uređaje koji su izravno uključeni u kontrolu i upravljanje procesom, kao i selektivne (senzore), zaporna i regulacijska tijela potrebna za određivanje relativnog položaja mjesta uzorkovanja (točke ugradnje senzora), kao i mjerne ili kontrolne parametre (vidi tablicu 1.2).

Cjeloviti uređaji (strojevi za centralizirano upravljanje, strojevi za upravljanje, polukompletna telemehanika itd.) Označeni su pravokutnikom proizvoljnih dimenzija s naznakom vrste uređaja unutar pravokutnika (prema dokumentaciji proizvođača).

V. pojedinačni slučajevi neki elementi tehnološke opreme također su prikazani na dijagramima u obliku pravokutnika, označavajući nazive tih elemenata. Istodobno, u blizini senzora, selektivnih, prijemnih i drugih uređaja slične namjene, naznačuje se naziv tehnološke opreme kojoj pripadaju.

Tablica 1.1. Označavanje transportnih vodova cjevovoda prema GOST 14.202 - 69

Tablica 1.2. Simboli procesnih ventila

Ime	Oznaka prema GOST 14.202 - 69
Zaporni ravni ventil (zaporni ventil)
Ventil s električnim pogonom
Trokraki ventil
sigurnosni ventil
Rotirajući zatvarač (zaklopka, vrata)
Pogon s membranom
Tablica 1.3. Izlazni električni sklopni elementi
Ime	Oznaka prema GOST 2.755 - 87
Kontakt za prebacivanje strujnog kruga (kontakt kontaktora)
Zatvaranje kontakta
NC kontakt

Kako bi se olakšalo čitanje dijagrama na cjevovodima i drugim transportnim vodovima, spuštaju se strelice koje pokazuju smjer kretanja tvari.

U funkcionalnoj i tehnološkoj shemi, kao i na slici cjevovoda kroz koji tvar izlazi iz ovog sustava, napravljen je odgovarajući natpis, na primjer: "Iz apsorpcijske radnje", "Iz crpki", "U shemu polimerizacije ".

Slika 1.2. Slika senzora i odabranih uređaja (fragment)

Konvencionalne grafičke oznake alata za automatizaciju date su u tablicama 1.2., 1.3., 1.4 .. Konvencionalne grafičke oznake električne opreme koja se koristi u shemama funkcionalne automatizacije treba prikazati u skladu sa standardima (tablica 1.3.). U nedostatku standardnih simbola za bilo koje automatske uređaje, trebali biste prihvatiti svoje simbole i objasniti ih natpisom na dijagramu. Debljina linija ovih oznaka trebala bi biti 0,5 - 0,6 mm, osim vodoravne razdjelne crte na konvencionalnoj slici uređaja instaliranog na štitu, čija je debljina 0,2 - 0,3 mm.

Uređaj za uzorkovanje za sve trajno spojene uređaje nema posebnu oznaku, već je tanka puna linija koja povezuje procesni cjevovod ili aparat s uređajem (slika 1.2. Uređaji 2 i 3a). Ako je potrebno naznačiti točno mjesto uređaja za uzorkovanje ili mjerne točke (unutar grafičke oznake tehnološkog uređaja), na kraju je podebljano prikazan krug promjera 2 mm (slika 1.2. Uređaji 1 i 4a).

Tablica 2.4. Konvencionalni grafički simboli opreme i uređaja za automatizaciju

Ime	Oznaka prema GOST 21.404 - 85
Primarni mjerni pretvarač (senzor) ili uređaj instaliran na mjestu (na tehnološkoj liniji, aparatu, zidu, podu, stupu, metalnoj konstrukciji). Osnovno Dopušteno
Uređaj na ploči, daljinski upravljač Osnovno Dopušteno
Uređaj za odabir bez stalne veze uređaja
Pokretni mehanizam
Prekidač za vožnju
Električno zvono, sirena, bip
Električni grijač: a) otpor, c) indukcija
Uređaj za snimanje
Svjetiljka sa žarnom niti, pražnjenje plina (signal)
Trofazni električni stroj (M - motor, G - generator)
Električni istosmjerni stroj (motor M, generator G)

Da bi se dobila potpuna (slobodno čitljiva) oznaka uređaja ili drugog alata za automatizaciju, simbol slova se unosi u njegovu konvencionalnu grafičku sliku u obliku kruga ili ovalnog oblika, koji određuje svrhu, izvedene funkcije, karakteristike i radne parametre. U ovom slučaju mjesto slova određuje njegovo značenje. Dakle, slova navedena u tablici 1.5 glavni su parametri i funkcije, a slova navedena u tablici 1.6 navode funkciju, parametar.

Tablica 1.5. Označavanje glavnih mjernih parametara u shemama automatizacije

Za označavanje ručnog upravljanja upotrijebite slovo H. Za označavanje vrijednosti koje nisu predviđene standardom mogu se koristiti rezervna slova: A, B, C, I, N, O, Y, Z (slovo X je ne preporučuje se). Korištena rezervna slova moraju se dešifrirati natpisom na slobodnom polju sheme.

Dolje su navedene razjašnjavajuće vrijednosti izmjerenih vrijednosti.

Tablica 1.6. Dodatni simboli slova

Slovo koje služi za pojašnjavanje izmjerene vrijednosti stavlja se iza slova koje označava izmjerenu vrijednost, na primjer P, D, - razlika tlaka (razlika).

Funkcije koje obavljaju uređaji za prikaz informacija označene su latiničnim slovima (vidi tablicu 2.7).

Tablica 1.7. Funkcijska slova

Osim toga, mogu se koristiti oznake sa slovima E, G, V.

Sve gornje oznake slova postavljene su u gornjem dijelu kruga označavajući uređaj (uređaj).

Ako se za označavanje jednog uređaja koristi više slova, tada bi redoslijed njihovog rasporeda nakon prvog, koji označava izmjerenu vrijednost, trebao biti, na primjer: TIR - uređaj za mjerenje i bilježenje temperature, PR - uređaj za bilježenje tlaka.

Prilikom označavanja uređaja izrađenih u obliku zasebnih blokova i namijenjenih ručnim operacijama, slovo H stavlja se na prvo mjesto.

Na primjer, na Sl. 1.2 prikazuje dijagram automatizacije pomoću uređaja za bilježenje razlike temperature i tlaka, gdje se, u obliku simbola uređaja (skupa), u gornjem dijelu kruga označava funkcionalna namjena, a u donjem dijelu kruga postavlja se njegova referenca oznaka (alfanumerička ili digitalna - 1, 2, 4a, 4b, 3a, 3b). Dakle, svi elementi jednog skupa, t.j. jedna funkcionalna skupina uređaja (primarni, srednji i prijenosni mjerni pretvarači, mjerni uređaj, regulacijski uređaj, aktuator, regulacijsko tijelo) označena je istim brojem. U tom slučaju broj 1 dodjeljuje se prvom (lijevom) skupu, broj 2 drugom itd.

Da bi se razlikovali elementi jednog skupa, uz broj se stavlja abecedni indeks (slova Z i O, čiji je obris sličan obrisu brojeva, ne preporučuju se): za primarni pretvarač (osjetni element) - indeks "a", za odašiljački pretvarač - "b", na mjernom uređaju - "in" itd. Tako će za jedan skup potpuna oznaka primarnog mjernog pretvarača biti 1a, odašiljačkog mjernog pretvarača 1b, mjernog (sekundarnog) uređaja 1c itd. visina figure je 3,5 mm, visina slova 2,5 mm.

Prema zahtjevima za funkcioniranje staklenički objekti s konvekcijskom izmjenom topline i sustavom za navodnjavanje, shema automatizacije za tehnološki proces uzgoja poljoprivrednih proizvoda u stacionarnim blok staklenicima može se predstaviti u obliku funkcionalne sheme automatizacije prikazane na Sl. 3.1.

Na dijagramu automatizacije (vidi sliku 3.1) usvojene su sljedeće oznake:

• 1 - Ventil za ventilaciju napajanja električnom energijom;
• 2 - Cirkulacijski ventilator;
• 3 - grijaći element;
• 4 - Električna prigušna ventilacija;
• 5 - Elektromagnetni ventil kruga za navodnjavanje;
• 6 - Mlaznice sustava za navodnjavanje (zalijevanje);
• 7 - Senzor za otvaranje vrata (ili prozora);
• 8, 9 - Senzor vlažnosti tla;
• 10 - Mjerač vlage i temperature zraka.

Na temelju razvijene sheme automatizacije preporučljivo je projektirati arhitekturu upravljačkog sustava prema trorazinskoj shemi. Na prvoj (nižoj) razini omogućeno je prikupljanje tehnoloških podataka s mjernih pretvarača i upravljanje pogonima i relejnom automatikom instaliranom na mjestu. Signale s pretvarača za mjerenje temperature i vlažnosti obrađuje programabilni logički kontroler (PLC).

Na temelju razvijene sheme automatizacije preporučljivo je projektirati arhitekturu upravljačkog sustava prema shemi na tri razine. Na prvoj (nižoj) razini omogućeno je prikupljanje tehnoloških podataka s mjernih pretvarača i upravljanje pogonima i relejnom automatikom instaliranom na mjestu. Signale s pretvarača za mjerenje temperature i vlažnosti obrađuje PLC. Prema zadanom algoritmu za upravljanje mikroklimatskim načinom, on generira upravljačke signale aktuatorima upravljačkih petlji. Druga razina pruža programsku kontrolu za zadani tehnološki proces uzgoja poljoprivrednih usjeva sa stanice operatera. Softverski sustav automatski provjerava i kontrolira temperaturu, razinu vlage u komori i na površini tla pomoću senzora i ventila cijevi za grijanje, kao i sustava za ovlaživanje. Oprema ove razine uključuje upravljačku ploču i PLC instalirane u kontrolnoj prostoriji. Industrijsko računalo povezano je Profibus DP mrežom s distribuiranom opremom i povezano je s lokalnim segmentom stakleničkog gospodarstva putem Etherneta na trećoj razini.

Na trećoj (gornjoj) razini centralizirana obrada informacija o tehnološkom procesu provodi se u poduzeću putem Ethernet mreže. Obrada informacija uključuje praćenje napretka tehnološkog procesa, protoka rashladne tekućine, bilježenje, arhiviranje i kontrolu rada.

Blok dijagram automatiziranog upravljačkog sustava za tehnološki proces regulacije klime unutar stakleničkog okoliša prikazan je na Sl. 3.2.

Slika 3.1 -Automatizirani sustav kontrole mikroklime staklenika

Slika 3.2 - Blok dijagram ACS MKT

Razvoj automatiziranih sustava upravljanja procesima u sadašnjoj fazi povezan je s rasprostranjenom uporabom mikroprocesora i mikroračunala za upravljanje, čiji su troškovi svake godine sve manji u usporedbi s ukupnim troškovima stvaranja upravljačkih sustava. Prije pojave mikroprocesora, razvoj sustava upravljanja procesima bio je popraćen povećanjem stupnja centralizacije. Međutim, mogućnosti centraliziranih sustava sada su već ograničene i ne zadovoljavaju suvremene zahtjeve za pouzdanošću, fleksibilnošću, cijenom komunikacijskih sustava i softvera.

Prijelaz s centraliziranih upravljačkih sustava na decentralizirane također je uzrokovan povećanjem snage pojedinih tehnoloških jedinica, njihovom komplikacijom, povećanim zahtjevima za brzinom i točnošću njihovog rada. Centralizacija upravljačkih sustava ekonomski je opravdana s relativno malim informacijskim kapacitetom (brojem kontrolnih i regulacijskih kanala) TOU -a i njegovom teritorijalnom koncentracijom. Uz veliki broj kanala upravljanja, regulacije i upravljanja, veliku duljinu komunikacijskih vodova u APCS -u, decentralizacija strukture upravljačkog sustava postaje temeljna metoda povećanja preživljavanja APCS -a, smanjenja troškova i operativnih troškova.

Treba prepoznati najperspektivniji smjer decentralizacije APCS -a automatizirano upravljanje procesi s distribuiranom arhitekturom, temeljeni na funkcionalno-ciljnoj i topološkoj decentralizaciji upravljačkog objekta.

Funkcionalna i ciljana decentralizacija- Ovo je podjela složenog procesa ili sustava na manje dijelove - podprocese ili podsustave prema funkcionalnoj značajci (na primjer, preraspodjela tehnološkog procesa, načini rada jedinica itd.), Koji imaju neovisne ciljeve funkcioniranje.

Topološka decentralizacija znači mogućnost teritorijalne (prostorne) podjele procesa na funkcionalno-ciljne podprocese. Optimalnom topološkom decentralizacijom, broj distribuiranih APCS podsustava odabire se tako da se smanji ukupna duljina komunikacijskih linija, koje zajedno s lokalnim podsustavima upravljanja tvore mrežnu strukturu.

Tehnička osnova suvremenih distribuiranih upravljačkih sustava, koja je omogućila implementaciju takvih sustava, su mikroprocesori i mikroprocesorski sustavi.

Mikroprocesorski sustav obavlja funkcije prikupljanja podataka, regulacije i kontrole, vizualizacije svih podataka u bazi podataka, mijenjanja postavki, parametara algoritama i samih algoritama, optimizacije itd. Korištenje mikroprocesora (uključujući mikroračunala) za rješavanje navedenih zadataka omogućuje postizanje sljedećih ciljeva:

a) zamijeniti analognu tehnologiju digitalnom gdje prijelaz na digitalna sredstva poboljšava točnost, proširuje funkcionalnost i povećava fleksibilnost upravljačkih sustava;

b) zamijeniti hardver s krutom logikom s programabilnim (s mogućnošću mijenjanja programa) uređajima, ili mikrokontroleri;

c) zamijeniti jedno mini računalo sa sustavom od nekoliko mikroračunala kada je potrebno osigurati decentraliziranu kontrolu proizvodnje ili tehnološkog procesa s povećanom pouzdanošću i preživljavanjem, ili kada se mogućnosti mini računala ne koriste u potpunosti.

Mikroprocesorski sustavi mogu u podsustavima distribuiranog APCS -a obavljati sve tipične funkcije praćenja, mjerenja, reguliranja, kontrole i predočavanja podataka operateru.

U distribuiranim APCS-ima općenito postoje tri topološke strukture interakcije među podsustavima: u obliku zvijezde (radijalne); prsten (petlja); autobus (prtljažnik) ili njihove kombinacije. Organizacija komunikacije sa senzorima i aktuatorima individualna je i pretežno radijalna.

Slika 3.5 prikazuje opcije topologije za distribuirane sustave upravljanja procesima.

Slika 3.5 - Tipične strukture distribuiranih APCS -a:

a - radijalna, b - glavna linija, c - prstenasta

Radijalna struktura interakcije podsustava (slika 3.5, a) odražava tradicionalno korištenu metodu povezivanja uređaja s namjenskim komunikacijskim linijama i karakteriziraju je sljedeće značajke:

a) postoje odvojene, nepovezane linije koje povezuju središnji podsustav (CPU) s lokalnim sustavima automatizacije zrakoplova i;

b) tehnički je jednostavno implementirati uređaje sučelja US 1-US m lokalne automatizacije. Središnji komunikacijski uređaj USC skup je modula tipa US i prema broju linija ili prilično složen uređaj za multipleksiranje kanala za prijenos informacija;

c) maksimalni tečajevi na pojedinim linijama imaju dovoljno visoke performanse računalnih uređaja na razini CPU -a;

d) pouzdanost komunikacijskog podsustava uvelike ovisi o pouzdanosti i opstojnosti hardvera CPU -a. Neuspjeh CPU -a praktički uništava podsustav razmjene, budući da su svi protoci informacija zatvoreni kroz gornju razinu.

Distribuirani sustav s radijalnom strukturom je sustav na dvije razine, gdje se na nižoj razini u podsustavima provode potrebne funkcije upravljanja, regulacije i upravljanja, a na drugoj razini, u središnjem procesoru, koordinirajuće mikroračunalo (ili mini-računalo), osim što koordinira rad mikroračunala-satelita, optimizira kontrolne zadatke TOC-a, distribuciju energije, kontrolira tehnološki proces u cjelini, izračunava tehničke i ekonomske pokazatelje itd. Koordinacijsko mikroračunalo mora pristupiti cijeloj bazi podataka u distribuiranom sustavu s radijalnom strukturom za aplikacije upravljanja na gornjoj razini. Posljedično, mikroračunalo za koordinaciju radi u stvarnom vremenu i mora se kontrolirati pomoću jezika na visokoj razini.

Na slici 3.5 (b, c) prikazane su topologije prstena i sabirnice interakcije razine. Ove strukture imaju niz prednosti u odnosu na radijalne:

a) operativnost komunikacijskog podsustava, koji uključuje kanal i komunikacijske uređaje, ne ovisi o operativnosti tehničkih sredstava na razinama automatizacije;

b) postoje mogućnosti povezivanja dodatnih uređaja i praćenja cijelog podsustava pomoću posebnih alata;

c) potrebni su znatno niži troškovi kabelskih proizvoda.

Zbog razmjene informacija između zrakoplova i putem komunikacijskog kanala i SAD -a ("svaki sa svakim"), postoji dodatna mogućnost dinamičke preraspodjele koordinacijskih funkcija zajedničkog djelovanja podsustava zrakoplova na nižim razinama u slučaj greške procesora. Struktura sabirnice (u manjoj mjeri, prstenasta) pruža način emitiranja razmjene između podsustava, što je važna prednost pri implementaciji naredbi grupne kontrole. Istodobno, arhitekture sabirnica i prstena već postavljaju znatno veće zahtjeve za "inteligenciju" sučelja, pa su posljedično povećani jednokratni troškovi za implementaciju jezgrene mreže.

Uspoređujući topologije prstena i sabirnice komunikacijskog podsustava, valja napomenuti da je organizacija prstenaste strukture jeftinija od sabirničke. Međutim, pouzdanost cijelog podsustava s prstenastim komunikacijskim sustavom određena je pouzdanošću svakog uređaja sučelja i svakog dijela komunikacijskih linija. Za povećanje preživljavanja potrebno je koristiti dvostruke prstenove ili dodatne komunikacijske linije s obilaznim pravcima. Performanse fizičkog kanala prijenosa za arhitekturu sabirnice odvojene od transformatora ne ovise o ispravnosti uređaja sučelja, međutim, što se tiče prstena, kvar bilo kojeg uređaja sučelja u najgorem slučaju dovodi do potpunog autonomni rad neuspjeli čvor podsustava, tj. do gubitka upravljačke funkcije s razine CPU -a automatizacijom neuspjelog čvora.

Eksplicitna metoda povećanja preživljavanja cijelog sustava automatizacije u slučaju kvara odgovarajućih uređaja u komunikacijskom podsustavu je dupliciranje odgovarajućih uređaja u čvorovima podsustava. U strukturi prstena ovaj se pristup već podrazumijeva pri organiziranju dvostrukih prstenova i zaobilaznih puteva. Ako pouzdanost kontinuiranog fizičkog kanala za nižu topologiju nije upitna, tada se samo uređaji sučelja mogu duplicirati bez upotrebe rezervnog kabela za vanjsku liniju.

Jeftiniji način za poboljšanje pouzdanosti komunikacijskog podsustava je korištenje kombiniranih struktura koje kombiniraju prednosti radijalne i prstenaste (okosnice) topologije. Za prsten, broj radijalnih veza može biti ograničen na dvije ili tri linije, čija implementacija pruža jednostavno i jeftino rješenje.

Procjena takvih pokazatelja distribuiranih sustava upravljanja procesima, kao npr ekonomski(troškovi za kabelske proizvode, praćenje kabela, razvoj ili kupnju mrežnih objekata, uključujući komunikacijske uređaje itd.), funkcionalna(korištenje grupnih operacija prijenosa, tečaja, mogućnost razmjene "svaki sa svakim"), kao i pokazatelji ujedinjenja i mogućnosti evolucije mreže (mogućnost jednostavnog uključivanja dodatnih pretplatničkih čvorova, tendencije korištenja u APCS -u) i pokazatelja pouzdanost mreže(kvar komunikacijskog kanala i uređaja za komunikaciju ili sučelje), omogućuje nam da izvedemo sljedeće zaključke:

a) najperspektivnija u smislu razvoja i uporabe je okosnica komunikacijskog podsustava;

b) funkcionalnost topologije okosnice nije inferiorna u odnosu na mogućnosti prstena i radijalne;

c) pokazatelji pouzdanosti strukture kralježnice sasvim su zadovoljavajući;

d) topologija okosnice distribuiranog APCS-a zahtijeva velike jednokratne troškove za stvaranje i implementaciju komunikacijskog kanala i sučelja.

U velikoj mjeri zbog ovih značajki okosnice i modularne organizacije hardvera i softvera u suvremenim sustavima upravljanja procesima deblo-modularni princip konstruiranje tehnička podrška utvrđena preferencijalna distribucija.

Korištenje mikroprocesora i mikroračunala omogućuje učinkovito i ekonomično provođenje načela funkcionalne i topološke decentralizacije APCS -a. Tako je moguće značajno povećati pouzdanost i opstojnost sustava, smanjiti skupe komunikacijske linije, osigurati fleksibilnost rada i proširiti područje primjene u nacionalnoj ekonomiji kompleksa tehničkih sredstava čiji je glavni element mikroračunalo ili mikroprocesor. U takvim distribuiranim upravljačkim sustavima to postaje vrlo važno standardizacija sučelja, tj. uspostava i primjena jedinstvenih normi, zahtjeva i pravila koja jamče informacijsku integraciju tehničkih sredstava u standardne strukture APCS -a.