Sviluppo di uno schema strutturale dell'ASU MKT. Stesura di uno schema funzionale e descrizione delle principali unità funzionali dell'ACS Schema a blocchi dei sistemi automatizzati di monitoraggio e controllo

Lezione 9

Quando si sviluppa un progetto di automazione, prima di tutto, è necessario decidere da quali luoghi verranno controllate determinate parti dell'oggetto, dove saranno posizionati i punti di controllo, le sale operatore, quale dovrebbe essere la relazione tra loro, ad es. è necessario risolvere i problemi della scelta di una struttura di gestione. La struttura di controllo è intesa come un insieme di parti di un sistema automatico, in cui può essere suddivisa secondo un determinato criterio, nonché le modalità di trasmissione delle influenze tra di esse. Una rappresentazione grafica di una struttura di gestione è chiamata diagramma strutturale. Sebbene i dati iniziali per la scelta della struttura di gestione e la sua gerarchia con vari gradi di dettaglio siano negoziati dal cliente al momento dell'assegnazione dell'incarico di progettazione, la struttura di gestione completa dovrebbe essere sviluppata dall'organizzazione di progettazione.

nel molto vista generale lo schema a blocchi del sistema di automazione è mostrato in Figura 9.1. Il sistema di automazione è costituito da un oggetto di automazione e da un sistema di controllo per questo oggetto. A causa di una certa interazione tra l'oggetto di automazione e il sistema di controllo, il sistema di automazione nel suo insieme fornisce il risultato richiesto del funzionamento dell'oggetto, caratterizzato dai parametri x 1 x 2 ... x n

Il funzionamento di un oggetto di automazione complesso è caratterizzato da una serie di parametri ausiliari y 1, y 2, ..., y j, che devono essere anch'essi monitorati e regolati.

Durante il funzionamento, l'oggetto riceve influenze di disturbo f 1, f 2, ..., f i, che causano deviazioni dei parametri x 1, x 2, x n dai loro valori richiesti. Le informazioni sui valori correnti x 1, x 2, xn, y 1, y 2, yn entrano nel sistema di controllo e vengono confrontate con i valori prescritti gj, g 2, ..., gk, come risultato di quale il sistema di controllo genera azioni di controllo E 1, E 2, ..., E m per compensare le deviazioni nei parametri di uscita.

Figura 9.1 - Schema a blocchi del sistema di automazione

La scelta della struttura di controllo per l'oggetto dell'automazione ha un impatto significativo sull'efficienza del suo lavoro, riducendo il costo relativo del sistema di controllo, la sua affidabilità, manutenibilità, ecc.

In generale, qualsiasi sistema può essere rappresentato:

· Struttura costruttiva;

· Struttura funzionale;

· Struttura algoritmica.

Nella struttura costruttiva del sistema, ciascuna delle sue parti è un insieme costruttivo indipendente (Figura 9.1).

Lo schema costruttivo contiene:

· Oggetto e sistema di automazione;

· Flussi informativi e di controllo.

Nella struttura algoritmica, ogni parte è progettata per eseguire uno specifico algoritmo di trasformazione del segnale in ingresso, che fa parte dell'intero algoritmo per il funzionamento del sistema.

Il progettista sviluppa un diagramma a blocchi algoritmico (ACC) dell'oggetto di automazione basato su equazioni differenziali o caratteristiche grafiche. L'oggetto di automazione è rappresentato sotto forma di più collegamenti con diverse funzioni di trasferimento interconnesse. In ACC, i singoli collegamenti potrebbero non avere integrità fisica, ma la loro connessione (lo schema nel suo insieme) in termini di proprietà statiche e dinamiche, secondo l'algoritmo di funzionamento, dovrebbe essere equivalente all'oggetto di automazione. La Figura 9.2 mostra un esempio di ACS ACS.

Figura 9.2 - Schema a blocchi algoritmico, presentato sotto forma di semplici collegamenti

In una struttura funzionale, ogni parte è progettata per svolgere una funzione specifica.

Nei progetti di automazione vengono rappresentati schemi strutturali strutturali con elementi di segni funzionali. Le informazioni complete sulla struttura funzionale con l'indicazione degli anelli di controllo locali, dei canali di controllo e del controllo di processo sono fornite nei diagrammi funzionali (lezione 10).

Lo schema strutturale dell'APCS è sviluppato in fase di "Progetto" in un disegno in due fasi e corrisponde alla composizione del sistema. Ad esempio, la Figura 9.3 mostra un diagramma a blocchi della gestione della produzione di acido solforico.

Figura 9.3 - Frammento del diagramma strutturale della gestione e del controllo della produzione di acido solforico:

1 - linea di comunicazione con il laboratorio chimico dell'officina; 2 - linea di comunicazione con i punti di controllo e gestione della sezione acida; 3 - linea di comunicazione con il punto di controllo e gestione delle III e IV linee tecnologiche

Lo schema strutturale riporta in forma generale le principali decisioni progettuali sulle strutture funzionali, organizzative e tecniche dell'APCS nel rispetto della gerarchia del sistema e dei rapporti tra i punti di controllo e di gestione, il personale operativo e l'oggetto tecnologico di controllo. I principi di organizzazione della gestione operativa di un oggetto tecnologico, la composizione e la designazione dei singoli elementi dello schema strutturale, adottati durante l'implementazione dello schema strutturale, dovrebbero essere mantenuti in tutti i documenti di progetto per l'APCS.

Tabella 9.1 - Funzioni dell'APCS e loro simboli in Figura 9.3

Lo schema a blocchi mostra i seguenti elementi:

1. suddivisioni tecnologiche (reparti, sezioni, officine, produzione);

2. punti di controllo e gestione (edifici locali, punti operatore e dispacciamento, quadri blocco, ecc.);

3. personale tecnologico (operativo) e servizi speciali aggiuntivi che forniscono la gestione operativa;

4. principali funzioni e mezzi tecnici che ne garantiscono l'attuazione in ogni punto di controllo e gestione;

5. il rapporto tra i dipartimenti e con il superiore ACS.

Le funzioni dell'APCS sono criptate e indicate nel diagramma come numeri. I simboli delle funzioni APCS nella Figura 9.3 sono mostrati nella Tabella 9.1.

Lo schema strutturale del sistema di automazione è realizzato per nodi e comprende tutti gli elementi del sistema dal sensore al corpo di regolazione con l'indicazione della posizione, mostrando le loro interrelazioni.

Uno schema strutturale è destinato alla conoscenza generale del sistema (Fig. 6.2). Schema strutturale -è un diagramma che definisce le principali parti funzionali del prodotto, il loro scopo e le relazioni.

Struttura -è un insieme di parti di un sistema automatizzato, in cui può essere suddiviso secondo un determinato criterio, nonché modi di trasferire influenza tra di loro. In generale, qualsiasi sistema può essere rappresentato dalle seguenti strutture:

• ? costruttivo - quando ogni parte del sistema è un insieme costruttivo indipendente;
• ? funzionale - quando ogni parte del sistema è progettata per svolgere una funzione specifica (sul diagramma dell'automazione sono fornite informazioni complete sulla struttura funzionale, con indicazione degli anelli di controllo);

Riso. 6.2.

? algoritmico - quando ogni parte del sistema è progettata per eseguire un certo algoritmo per trasformare il valore di input, che fa parte dell'algoritmo di funzionamento.

Si precisa che gli schemi strutturali potrebbero non essere previsti per semplici oggetti di automazione.

I requisiti per questi schemi sono stabiliti dalla RTM 252.40 “Sistemi di controllo automatizzati per processi tecnologici. Schemi strutturali di gestione e controllo”. Secondo questo documento, gli schemi strutturali strutturali contengono: suddivisioni tecnologiche dell'oggetto automazione; punti

controllo e gestione, compresi quelli che non fanno parte del progetto in corso di sviluppo, ma hanno un collegamento con il sistema progettato; staff tecnico e servizi che assicurano la gestione operativa e il normale funzionamento dell'impianto tecnologico; principali funzioni e mezzi tecnici che ne garantiscono l'attuazione in ogni punto di controllo e gestione; la relazione tra le parti dell'oggetto di automazione.

Gli elementi del diagramma strutturale sono rappresentati come rettangoli. Servizi funzionali separati e funzionari permesso di essere raffigurato in un cerchio. La struttura di questa sezione è rivelata all'interno dei rettangoli. Le funzioni del sistema di controllo automatizzato del processo sono indicate da simboli, la cui decodifica è riportata nella tabella sopra l'iscrizione principale lungo la larghezza dell'iscrizione. La relazione tra gli elementi del diagramma strutturale è rappresentata da linee continue, fusioni e rami - da linee spezzate. Lo spessore delle linee è il seguente: immagini convenzionali - 0,5 mm, linee di comunicazione - 1 mm, il resto - 0,2 ... 0,3 mm. Le dimensioni degli elementi degli schemi strutturali non sono regolamentate e sono selezionate a discrezione.

L'esempio (Fig. 6.2) mostra un frammento dell'implementazione dello schema progettuale per la gestione e il controllo di un impianto di trattamento delle acque. Nella parte inferiore sono descritte le divisioni tecnologiche dell'oggetto automazione; nei rettangoli della parte centrale - le principali funzioni e mezzi tecnici dei punti di controllo locali delle unità; nella parte superiore - le funzioni e i mezzi tecnici del punto di controllo centralizzato della stazione. Poiché il diagramma occupa più fogli, vengono indicati i passaggi delle linee di comunicazione ai fogli successivi e viene mostrata un'interruzione nel rettangolo che rivela la struttura dell'oggetto automazione.

Le linee di comunicazione tra i singoli elementi del sistema di controllo possono indicare la direzione delle informazioni trasmesse o delle azioni di controllo; se necessario, le linee di comunicazione possono essere contrassegnate con designazioni a lettere del tipo di comunicazione, ad esempio: K - controllo, C - segnalazione, telecomando - telecomando, AR - regolazione automatica, DS - comunicazione di spedizione, PGS - comunicazione telefonica industriale (altoparlante), ecc.

In generale, uno schema a blocchi di un sistema a loop singolo controllo automaticoè mostrato in Figura 1.1. Il sistema di controllo automatico è costituito da un oggetto di automazione e da un sistema di controllo per questo oggetto. A causa di una certa interazione tra l'oggetto di automazione e lo schema di controllo, il sistema di automazione nel suo insieme fornisce il risultato richiesto del funzionamento dell'oggetto, che ne caratterizza i parametri e le caratteristiche di uscita.

Qualsiasi processo tecnologico è caratterizzato da determinate quantità fisiche (parametri). Per il corso razionale del processo tecnologico, alcuni dei suoi parametri devono essere mantenuti costanti e alcuni devono essere modificati secondo una certa legge. Durante il funzionamento di un oggetto controllato da un sistema di automazione, il compito principale è mantenere condizioni razionali per il flusso del processo tecnologico.

Consideriamo i principi di base della costruzione delle strutture dei sistemi di controllo automatico locale. Di norma, tre tipi di problemi vengono risolti con la regolazione automatica.

Il primo tipo di compiti include il mantenimento di uno o più parametri tecnologici a un determinato livello. Sistemi di controllo automatico, compiti critici di questo tipo sono chiamati sistemi di stabilizzazione. Esempi di sistemi di stabilizzazione sono i sistemi per la regolazione della temperatura e dell'umidità dell'aria negli impianti di condizionamento, la pressione e la temperatura del vapore surriscaldato nelle caldaie, il numero di giri nelle turbine a vapore e a gas, i motori elettrici, ecc.

Il secondo tipo di problema è il mantenimento della corrispondenza tra due quantità dipendenti o una dipendente e altre indipendenti. I sistemi che regolano i rapporti sono chiamati sistemi automatici di tracciamento, ad esempio sistemi automatici per la regolazione del rapporto carburante-aria nel processo di combustione del carburante o il rapporto tra consumo di vapore e consumo di acqua durante l'alimentazione di caldaie con acqua, ecc.

Il terzo tipo di compiti include la variazione del valore controllato nel tempo secondo una certa legge. I sistemi che risolvono questo tipo di problema sono chiamati sistemi di controllo software. Un tipico esempio di questo tipo di impianto è un sistema di controllo della temperatura per trattamento termico metallo.

V l'anno scorso I sistemi automatici estremi (di ricerca) sono ampiamente utilizzati, che forniscono il massimo effetto positivo del funzionamento di un oggetto tecnologico con il minimo consumo di materie prime, energia, ecc.

L'insieme dei mezzi tecnici, con l'aiuto dei quali una o più quantità controllate senza la partecipazione di un operatore umano, vengono allineati ai loro valori costanti o mutevoli secondo una certa legge impostati sviluppando un effetto sui valori controllati a seguito del confronto dei loro valori effettivi con quelli impostati, viene chiamato sistema di controllo automatico (ACP) o sistema di controllo automatico. Dalla definizione discende che, nel caso generale, i seguenti elementi dovrebbero essere inclusi nell'ACP più semplice:

oggetto di controllo (OU), caratterizzato da un valore regolabile x n. x(t);

un dispositivo di misurazione (UI) che misura il valore controllato e lo converte in una forma conveniente per un'ulteriore conversione o per la trasmissione a distanza;

un dispositivo di taratura (ZU), in cui è impostato il segnale di setpoint, che determina il setpoint o la legge di variazione del valore controllato;

un dispositivo di confronto (CS), in cui il valore effettivo della variabile controllata x viene confrontato con il valore prescritto g (t) e,

viene rilevata la deviazione (g (t) - x (t));

un dispositivo di regolazione (RU), che, quando arriva uno scostamento (ε) al suo ingresso, genera un'azione di regolazione che deve essere applicata all'oggetto di controllo per eliminare lo scostamento esistente della variabile controllata x dal valore prescritto g ( T);

meccanismo esecutivo (MI). All'uscita dell'impianto del reattore, l'azione di controllo ha una piccola potenza ed è emessa in una forma generalmente non adatta all'azione diretta sull'oggetto di controllo. È necessario un aumento dell'impatto normativo o la trasformazione in una forma conveniente x p. Per questo vengono utilizzati attuatori speciali, che sono i dispositivi di uscita esecutivi dell'elemento di regolazione;

organismo di regolamentazione (RO). Gli attuatori non possono influenzare direttamente la variabile controllata. Pertanto, gli oggetti della regolazione sono dotati di appositi organi di regolazione di RO, attraverso i quali GI agisce sul valore regolato;

linee di comunicazione attraverso le quali i segnali vengono trasmessi da elemento a elemento in un sistema automatico.

Ad esempio, si consideri lo schema a blocchi ingrandito del controllo automatico (Figura 1.1). Nel diagramma, i parametri di uscita sono il risultato dell'operazione dell'oggetto controllato, sono designati x 1, x 2, ……… x n. Oltre a questi parametri di base, il funzionamento degli oggetti di automazione è caratterizzato da una serie di parametri ausiliari (a 1, a 2, ……. a n), che devono essere monitorati e regolati, ad esempio, mantenuti costanti.

Figura 1.1. Schema a blocchi del controllo automatico

Durante il funzionamento, le influenze di disturbo f1… arrivano all'oggetto di controllo. fn, causando deviazioni dei parametri х1 …… .хn dai loro valori razionali. Le informazioni sui valori correnti di x tech e y tech entrano nel sistema di controllo e vengono confrontate con i loro valori prescritti (setpoint) g1 …… gn, a seguito dei quali il sistema di controllo esercita azioni di controllo Е1… ..Еn sull'oggetto volto a compensare gli scostamenti dei parametri di uscita in corrente dai valori impostati.

In base alla struttura del sistema di controllo automatico, l'oggetto di automazione può essere, in casi particolari, centralizzato a un livello, decentralizzato a un livello e multilivello. Allo stesso tempo, i sistemi di controllo a livello singolo sono chiamati sistemi in cui l'oggetto è controllato da un punto di controllo o da più punti di controllo indipendenti. I sistemi a livello singolo in cui il controllo viene effettuato da un punto di controllo sono chiamati centralizzati. I sistemi a livello singolo in cui singole parti di un oggetto complesso sono controllate da punti di controllo indipendenti sono chiamati decentralizzati.

2.2 Funzionale - schemi tecnologici controllo automatico

Lo schema funzionale-tecnologico è il principale documento tecnico che definisce la struttura a blocchi funzionali dei dispositivi dei nodi e degli elementi del sistema di controllo automatico, la regolazione del processo tecnologico (operazioni) e il controllo dei suoi parametri, nonché l'equipaggiamento dell'oggetto di controllo con dispositivi e apparecchiature di automazione. Inoltre, i diagrammi sono spesso indicati semplicemente come diagrammi di automazione. La composizione e le regole di attuazione sono dettate dai requisiti delle norme (vedi Capitolo 1).

Lo schema funzionale e tecnologico dell'automazione viene eseguito su un disegno, in cui i simboli raffigurano apparecchiature tecnologiche, linee e condutture di trasporto, strumentazione e apparecchiature di automazione con l'indicazione delle connessioni tra loro. I dispositivi ausiliari (alimentatori, relè, interruttori, interruttori, fusibili, ecc.) non sono mostrati negli schemi.

I diagrammi funzionali dell'automazione sono associati alla tecnologia di produzione e alle apparecchiature tecnologiche, pertanto il diagramma mostra la posizione attrezzatura tecnologica semplificato, non in scala, ma tenendo conto della configurazione effettiva.

Oltre alle apparecchiature tecnologiche, sugli schemi di automazione funzionale secondo gli standard, sono rappresentate linee di trasporto semplificate (a due linee) e condizionate (a una linea) per vari scopi.

Sia la costruzione che lo studio degli schemi di documentazione tecnica devono essere eseguiti in una certa sequenza.

Parametri di processo soggetti a controllo e regolazione automatica;

struttura di gestione funzionale;

circuiti di controllo;

Disponibilità di meccanismi di protezione e di allarme e di blocco adottati;

Organizzazione dei punti di controllo e gestione;

Mezzi tecnici di automazione, con l'aiuto dei quali vengono risolte le funzioni di monitoraggio, segnalazione, regolazione automatica e controllo.

Per questo, è necessario conoscere i principi della costruzione di sistemi di controllo automatici per il controllo tecnologico e immagini convenzionali di apparecchiature tecnologiche, condutture, strumenti e apparecchiature di automazione, collegamenti funzionali tra singoli dispositivi e apparecchiature di automazione e avere un'idea della natura di il processo tecnologico e l'interazione di singoli impianti e unità di apparecchiature tecnologiche.

In un diagramma funzionale, le linee e le condutture di comunicazione sono spesso mostrate in un'immagine a riga singola. La designazione del supporto trasportato può essere digitale o alfanumerica. (Ad esempio: 1.1 o B1). Il primo numero o lettera indica il tipo del supporto trasportato e il numero successivo - il suo scopo. Le designazioni numeriche o alfanumeriche sono presentate sugli scaffali delle linee guida o sopra la linea di trasporto (pipeline), e, se necessario, nelle interruzioni delle linee di trasporto (in questo caso le designazioni adottate sono spiegate nei disegni o nei documenti di testo ( vedi Tabella 1.1.) gli oggetti tecnologici mostrano quelle valvole di controllo e intercettazione, dispositivi tecnologici che sono direttamente coinvolti nel controllo e nella gestione del processo, nonché organi selettivi (sensori), di intercettazione e di regolazione necessari per determinare il posizione relativa dei punti di campionamento (punti di installazione del sensore), nonché parametri di misurazione o controllo (vedi Tabella 1.2).

I dispositivi completi (macchine a controllo centralizzato, macchine a controllo, telemeccanica semicompleta, ecc.) sono designati da un rettangolo di dimensioni arbitrarie con l'indicazione del tipo di dispositivo all'interno del rettangolo (secondo la documentazione del produttore).

V casi individuali alcuni elementi dell'attrezzatura tecnologica sono anche mostrati negli schemi sotto forma di rettangoli, indicando i nomi di questi elementi. Allo stesso tempo, in prossimità dei sensori, dispositivi selettivi, riceventi e altri simili per scopo, indicano il nome dell'apparecchiatura tecnologica di appartenenza.

Tabella 1.1. Designazione delle linee di trasporto delle condutture secondo GOST 14.202 - 69

Tabella 1.2. Simboli delle valvole di processo

Nome	Designazione secondo GOST 14.202 - 69
Valvola di intercettazione diritta (valvola a saracinesca)
Valvola ad azionamento elettrico
Valvola a tre vie
valvola di sicurezza
Tapparella (serranda, cancello)
Attuatore a membrana
Tabella 1.3. Elementi di commutazione elettrici di uscita
Nome	Designazione secondo GOST 2.755 - 87
Contatto per la commutazione di un circuito ad alta corrente (contatto contattore)
Chiusura del contatto
contatto NC

Per facilitare la lettura dei diagrammi sulle condutture e su altre linee di trasporto, vengono posizionate delle frecce che indicano la direzione di movimento della sostanza.

Nello schema funzionale e tecnologico, così come nell'immagine della conduttura attraverso la quale la sostanza lascia questo sistema, viene fatta un'iscrizione corrispondente, ad esempio: "Dal negozio di assorbimento", "Dalle pompe", "Allo schema di polimerizzazione ".

Figura 1.2. Immagine dei sensori e dei dispositivi selezionati (frammento)

Le designazioni grafiche convenzionali degli strumenti di automazione sono fornite nelle tabelle 1.2., 1.3., 1.4 .. Le designazioni grafiche convenzionali delle apparecchiature elettriche utilizzate negli schemi di automazione funzionale dovrebbero essere rappresentate in conformità con gli standard (Tabella 1.3.). In assenza di simboli standard per eventuali dispositivi automatici, dovresti accettare i tuoi simboli e spiegarli con un'iscrizione sul diagramma. Lo spessore delle linee di queste designazioni dovrebbe essere 0,5 - 0,6 mm, ad eccezione della linea di divisione orizzontale nell'immagine convenzionale del dispositivo installato sullo schermo, il cui spessore è 0,2 - 0,3 mm.

Il dispositivo di campionamento per tutti i dispositivi collegati in modo permanente non ha una designazione speciale, ma è una sottile linea continua che collega la tubazione o l'apparato di processo con il dispositivo (Fig. 1.2. Dispositivi 2 e 3a). Se è necessario indicare la posizione esatta del dispositivo di campionamento o del punto di misurazione (all'interno della designazione grafica del dispositivo tecnologico), alla fine viene mostrato in grassetto un cerchio con un diametro di 2 mm (Fig. 1.2 dispositivi 1 e 4a).

Tabella 2.4. Simboli grafici convenzionali di apparecchiature e dispositivi di automazione

Nome	Designazione secondo GOST 21.404 - 85
Trasduttore di misura primario (sensore) o dispositivo installato in opera (su linea tecnologica, apparato, parete, pavimento, colonna, struttura metallica). Consentito di base
Apparecchio a pannello, telecomando Base Consentito
Dispositivo di selezione senza collegamento permanente del dispositivo
Meccanismo di azionamento
Interruttore da viaggio
Campanello elettrico, sirena, beep
Riscaldatore elettrico: a) resistenza, c) induzione
Registratore
Lampada ad incandescenza, scarica di gas (segnale)
Macchina elettrica trifase (M - motore, G - generatore)
Macchina elettrica DC (motore M, generatore G)

Per ottenere una designazione completa (liberamente leggibile) di un dispositivo o altro strumento di automazione, un simbolo di lettera viene inserito nella sua immagine grafica convenzionale sotto forma di un cerchio o di un ovale, che determina lo scopo, le funzioni svolte, le caratteristiche e i parametri operativi. In questo caso, la posizione della lettera determina il suo significato. Pertanto, le lettere fornite nella tabella 1.5 sono i parametri e le funzioni principali e le lettere fornite nella tabella 1.6 specificano la funzione, il parametro.

Tabella 1.5. Designazione dei principali parametri misurati negli schemi di automazione

Per designare il controllo manuale, utilizzare la lettera H. Per designare valori non previsti dallo standard, è possibile utilizzare lettere di riserva: A, B, C, I, N, O, Y, Z (la lettera X è non consigliato). Le lettere di riserva utilizzate devono essere decifrate da un'iscrizione sul campo libero dello schema.

Di seguito sono riportate le designazioni dei valori chiarificatori dei valori misurati.

Tabella 1.6. Simboli di lettere aggiuntivi

La lettera che serve a chiarire il valore misurato è posta dopo la lettera che indica il valore misurato, ad esempio P, D, - la differenza di pressione (differenziale).

Le funzioni svolte dai dispositivi per la visualizzazione delle informazioni sono indicate con lettere latine (vedi tabella 2.7).

Tabella 1.7. Lettere di funzione

Inoltre, possono essere utilizzate le designazioni con le lettere E, G, V.

Tutte le designazioni delle lettere di cui sopra sono apposte sulla parte superiore del cerchio che indica il dispositivo (dispositivo).

Se vengono utilizzate più lettere per designare un dispositivo, l'ordine della loro disposizione dopo il primo, che indica il valore misurato, dovrebbe essere, ad esempio: TIR - un dispositivo per misurare e registrare la temperatura, PR - un dispositivo per registrare la pressione.

Quando si designano dispositivi realizzati sotto forma di blocchi separati e destinati al funzionamento manuale, la lettera H viene messa al primo posto.

Ad esempio, nella Fig. 1.2 mostra uno schema di automazione che utilizza dispositivi di rilevamento della temperatura e della differenza di pressione, dove, per formare il simbolo del dispositivo (impostato), nella parte superiore del cerchio indicare lo scopo funzionale e nella parte inferiore del cerchio posizionare il suo riferimento designazione (alfanumerica o digitale - 1, 2, 4a, 4b, 3a, 3b). Pertanto, tutti gli elementi di un insieme, ad es. un gruppo funzionale di dispositivi (trasduttori di misura primari, intermedi e trasmittenti, dispositivo di misura, dispositivo di regolazione, attuatore, corpo di regolazione) è designato con lo stesso numero. In questo caso, il numero 1 è assegnato al primo set (sinistro), il numero 2 al secondo, ecc.

Per distinguere gli elementi di un insieme, accanto al numero viene posto un indice alfabetico (sono sconsigliate le lettere Z e O, il cui contorno è simile a quello dei numeri): per il trasduttore primario (elemento sensibile) - indice "a", per il trasduttore di trasmissione - "b" , al dispositivo di misurazione - "in", ecc. Pertanto, per un set, la designazione completa del trasduttore di misurazione primario sarà 1a, il trasduttore di misurazione trasmittente 1b, il dispositivo di misurazione (secondario) 1c, ecc. l'altezza della figura è 3,5 mm, l'altezza della lettera è 2,5 mm.

Secondo i requisiti per il funzionamento serre con lo scambio di calore a convezione e un sistema di irrigazione, lo schema di automazione per il processo tecnologico di coltivazione di prodotti agricoli in serre fisse a blocchi può essere rappresentato sotto forma di uno schema di automazione funzionale mostrato in Fig. 3.1.

Sullo schema di automazione (vedi Fig. 3.1), vengono adottate le seguenti designazioni:

• 1 - Serranda di ventilazione alimentazione elettrica;
• 2 - Ventilatore di circolazione;
• 3 - elemento riscaldante;
• 4 - Serranda di ventilazione elettrica di scarico;
• 5 - Elettrovalvola del circuito di irrigazione;
• 6 - Ugelli dell'impianto di irrigazione (irrigazione);
• 7 - Sensore per apertura porte (o finestre);
• 8, 9 - Sensore di umidità del suolo;
• 10 - Misuratore di umidità e temperatura dell'aria.

Sulla base dello schema di automazione sviluppato, è consigliabile progettare l'architettura del sistema di controllo secondo uno schema a tre livelli. Al primo livello (inferiore) è prevista la raccolta delle informazioni tecnologiche dai trasduttori di misura e il controllo degli attuatori e degli automatismi a relè installati sul posto. I segnali dei trasduttori di misura della temperatura e dell'umidità vengono elaborati da un controllore logico programmabile (PLC).

Sulla base dello schema di automazione sviluppato, è consigliabile progettare l'architettura del sistema di controllo secondo uno schema a tre livelli. Al primo livello (inferiore) è prevista la raccolta delle informazioni tecnologiche dai trasduttori di misura e il controllo degli attuatori e degli automatismi a relè installati sul posto. I segnali dei trasduttori di misura della temperatura e dell'umidità vengono elaborati dal PLC. Secondo il dato algoritmo per il controllo della modalità microclima, genera segnali di controllo agli attuatori degli anelli di controllo. Il secondo livello fornisce il controllo del programma per un dato processo tecnologico di coltivazione di colture agricole dalla postazione dell'operatore. Il sistema software verifica e controlla automaticamente la temperatura, il livello di umidità nella camera e sulla superficie del terreno tramite sensori e una valvola del tubo di riscaldamento, nonché un sistema di umidificazione. La dotazione di questo livello comprende il pannello di controllo e il PLC installati nella sala di controllo. Il computer industriale è collegato da una rete Profibus DP con apparecchiature distribuite ed è connesso al segmento locale dell'economia serra via Ethernet al terzo livello.

Al terzo livello (superiore), l'elaborazione centralizzata delle informazioni sul processo tecnologico viene eseguita presso l'azienda tramite la rete Ethernet. L'elaborazione delle informazioni include il monitoraggio dell'avanzamento del processo tecnologico, la portata del liquido di raffreddamento, la registrazione, l'archiviazione e il controllo operativo.

Lo schema a blocchi del sistema di controllo automatizzato per il processo tecnologico di regolazione del clima all'interno dell'ambiente serra è mostrato in Fig. 3.2.

Figura 3.1 -Sistema di controllo automatico del microclima in serra

Figura 3.2 - Schema a blocchi dell'ACS MKT

Lo sviluppo di sistemi di controllo di processo automatizzato nella fase attuale è associato all'uso diffuso di microprocessori e microcomputer per il controllo, il cui costo diventa ogni anno inferiore rispetto ai costi totali di creazione di sistemi di controllo. Prima dell'avvento dei microprocessori, l'evoluzione dei sistemi di controllo di processo è stata accompagnata da un aumento del grado di centralizzazione. Tuttavia, le capacità dei sistemi centralizzati sono già limitate e non soddisfano i moderni requisiti di affidabilità, flessibilità, costo dei sistemi di comunicazione e del software.

Il passaggio dai sistemi di controllo centralizzati a quelli decentralizzati è anche causato da un aumento della potenza delle singole unità tecnologiche, dalla loro complicazione, dall'aumento dei requisiti di velocità e precisione per il loro funzionamento. La centralizzazione dei sistemi di controllo è economicamente giustificata con una capacità informativa relativamente ridotta (numero di canali di controllo e regolazione) del TOU e della sua concentrazione territoriale. Con un gran numero di canali di controllo, regolazione e controllo, una grande lunghezza di linee di comunicazione nell'APCS, il decentramento della struttura del sistema di controllo diventa un metodo fondamentale per aumentare la sopravvivenza dell'APCS, riducendo i costi e i costi operativi.

La direzione più promettente del decentramento dell'APCS dovrebbe essere riconosciuta controllo automatizzato processi ad architettura distribuita, basati sul decentramento funzionale-target e topologico dell'oggetto di controllo.

Decentramento funzionale e mirato- Questa è la divisione di un processo o sistema complesso in parti più piccole - sottoprocessi o sottosistemi secondo una caratteristica funzionale (ad esempio, ridistribuzione di un processo tecnologico, modalità di funzionamento delle unità, ecc.), Che hanno obiettivi di funzionamento indipendenti.

Decentramento topologico indica la possibilità di suddivisione territoriale (spaziale) del processo in sottoprocessi funzionali-bersaglio. Con un decentramento topologico ottimale, il numero di sottosistemi APCS distribuiti è scelto in modo da minimizzare la lunghezza totale delle linee di comunicazione, che insieme ai sottosistemi di controllo locali formano una struttura di rete.

Le basi tecniche dei moderni sistemi di controllo distribuito, che hanno permesso di implementare tali sistemi, sono microprocessori e sistemi a microprocessore.

Il sistema a microprocessore svolge le funzioni di raccolta dati, regolazione e controllo, visualizzazione di tutte le informazioni nel database, modifica delle impostazioni, parametri degli algoritmi e degli algoritmi stessi, ottimizzazione, ecc. L'uso di microprocessori (compresi i microcomputer) per risolvere i compiti elencati consente di raggiungere i seguenti obiettivi:

a) sostituire la tecnologia analogica con quella digitale dove il passaggio al digitale significa migliorare la precisione, ampliare le funzionalità e aumentare la flessibilità dei sistemi di controllo;

b) sostituire hardware con logica rigida con dispositivi programmabili (con la possibilità di cambiare il programma), oppure microcontrollori;

c) sostituire un minicomputer con un sistema di più microcomputer quando è necessario fornire un controllo decentralizzato della produzione o del processo tecnologico con maggiore affidabilità e sopravvivenza, o quando le capacità del minicomputer non sono completamente utilizzate.

I sistemi a microprocessore possono svolgere nei sottosistemi di un APCS distribuito tutte le funzioni tipiche di monitoraggio, misura, regolazione, controllo e presentazione delle informazioni all'operatore.

Nei sistemi di controllo di processo distribuiti, sono generalmente accettate tre strutture topologiche di interazione dei sottosistemi: a forma di stella (radiale); anello (anello); bus (tronco) o loro combinazioni. L'organizzazione della comunicazione con sensori e attuatori è individuale e prevalentemente radiale.

La Figura 3.5 mostra le opzioni di topologia per i sistemi di controllo di processo distribuiti.

Figura 3.5 - Strutture tipiche degli APCS distribuiti:

a - radiale, b - linea principale, c - anulare

La struttura radiale dell'interazione dei sottosistemi (Figura 3.5, a) riflette il metodo tradizionalmente utilizzato per collegare i dispositivi con linee di comunicazione dedicate ed è caratterizzata dalle seguenti caratteristiche:

a) esistono linee separate e non connesse che collegano il sottosistema centrale (CPU) con i sistemi di automazione locale dell'aeromobile i;

b) è tecnicamente semplice implementare i dispositivi di interfaccia US 1 -US m di automazione locale. Il dispositivo di comunicazione centrale USC è un insieme di moduli del tipo US i secondo il numero di linee o un dispositivo piuttosto complesso per la multiplazione dei canali di trasmissione delle informazioni;

c) i tassi di cambio massimi sulle singole linee siano dotati di prestazioni sufficientemente elevate dei dispositivi di calcolo a livello di CPU;

d) l'affidabilità del sottosistema di comunicazione dipende in gran parte dall'affidabilità e dalla sopravvivenza dell'hardware della CPU. Il guasto della CPU praticamente distrugge il sottosistema di scambio, poiché tutti i flussi di informazioni sono chiusi attraverso il livello superiore.

Un sistema distribuito a struttura radiale è un sistema a due livelli, dove al livello inferiore nei sottosistemi sono implementate le necessarie funzioni di controllo, regolazione e controllo, e al secondo livello, nella CPU, un microcomputer coordinatore (o minicomputer ), oltre a coordinare il lavoro dei microcomputer-satelliti, ottimizza i compiti di controllo del TOU, la distribuzione dell'energia, controlla l'intero processo tecnologico, calcola gli indicatori tecnici ed economici, ecc. L'intero database in un sistema distribuito a struttura radiale deve essere accessibile dal microcomputer coordinatore per le applicazioni di controllo al livello superiore. Di conseguenza, il microcomputer coordinatore opera in tempo reale e deve essere controllato utilizzando linguaggi di alto livello.

La Figura 3.5 (b, c) mostra le topologie ad anello ea bus dell'interazione di livello. Queste strutture presentano una serie di vantaggi rispetto a quelle radiali:

a) l'operatività del sottosistema di comunicazione, che comprende il canale e i dispositivi di comunicazione, non dipende dall'operatività dei mezzi tecnici ai livelli di automazione;

b) è possibile collegare dispositivi aggiuntivi e controllare l'intero sottosistema mediante appositi strumenti;

c) sono richiesti costi significativamente inferiori per i prodotti via cavo.

A causa dello scambio di informazioni tra l'aeromobile i attraverso il canale di comunicazione e gli Stati Uniti ("ciascuno con ciascuno"), esiste un'ulteriore possibilità di ridistribuzione dinamica delle funzioni di coordinamento dell'operazione congiunta dei sottosistemi dell'aeromobile ai livelli inferiori del caso di guasto della CPU. La struttura del bus (in misura minore, ad anello) fornisce una modalità di scambio broadcast tra sottosistemi, che è un vantaggio importante quando si implementano comandi di controllo di gruppo. Allo stesso tempo, l'architettura bus e ad anello impone requisiti significativamente più elevati sull'"intelligenza" dei dispositivi di interfaccia e, di conseguenza, maggiori costi una tantum per l'implementazione della rete centrale.

Confrontando le topologie ad anello ea bus del sottosistema di comunicazione, va notato che l'organizzazione della struttura ad anello è meno costosa di quella a bus. Tuttavia, l'affidabilità dell'intero sottosistema con un sistema di comunicazione ad anello è determinata dall'affidabilità di ciascun dispositivo di interfaccia e di ciascuna sezione di linee di comunicazione. Per aumentare la sopravvivenza, è necessario utilizzare doppi anelli o linee di comunicazione aggiuntive con percorsi di bypass. Le prestazioni del canale fisico di trasmissione per un'architettura bus disaccoppiata da trasformatore non dipendono dalla funzionalità dei dispositivi di interfaccia, tuttavia, come per l'anello, il guasto di qualsiasi dispositivo di interfaccia nel peggiore dei casi porta a un completo lavoro autonomo il nodo guasto del sottosistema, cioè alla perdita della funzione di controllo dal livello della CPU da parte dell'automazione del nodo guasto.

Un metodo esplicito per aumentare la sopravvivenza dell'intero sistema di automazione in caso di guasto dei dispositivi di adattamento nel sottosistema di comunicazione consiste nel duplicare i dispositivi di adattamento nei nodi del sottosistema. In una struttura ad anello, questo approccio è già implicito nell'organizzazione di doppi anelli e deviazioni. Se l'affidabilità del canale fisico continuo per la topologia inferiore non è in dubbio, è possibile duplicare solo i dispositivi di interfaccia senza l'uso di un cavo trunk di backup.

Un modo più economico per aumentare l'affidabilità del sottosistema di comunicazione consiste nell'utilizzare strutture combinate che combinano i vantaggi delle topologie radiali e ad anello (backbone). Per un anello, il numero di legami radiali può essere limitato a due o tre linee, la cui implementazione fornisce una soluzione semplice ed economica.

Valutazione di tali indicatori di sistemi di controllo di processo distribuiti, come economico(costi per prodotti via cavo, tracciamento dei cavi, sviluppo o acquisto di strutture di rete, inclusi dispositivi di comunicazione, ecc.), funzionale(l'uso di operazioni di trasferimento di gruppo, il tasso di cambio, la possibilità di scambiare "ciascuno con ciascuno"), nonché indicatori di unificazione e possibilità di evoluzione reti (possibilità di semplice inclusione di nodi di abbonati aggiuntivi, tendenze per l'uso in APCS) e indicatori affidabilità della rete(guasto del canale di comunicazione e dei dispositivi di comunicazione o interfaccia), permette di trarre le seguenti conclusioni:

a) la più promettente in termini di sviluppo e utilizzo è l'organizzazione dorsale del sottosistema di comunicazione;

b) la funzionalità della topologia della dorsale non è inferiore alle capacità dell'anello e del radiale;

c) gli indicatori di affidabilità della struttura portante sono abbastanza soddisfacenti;

d) la topologia della dorsale di un APCS distribuito richiede grandi costi una tantum per la creazione e l'implementazione di un canale di comunicazione e dispositivi di interfaccia.

In gran parte a causa di queste caratteristiche della struttura dorsale e dell'organizzazione modulare di hardware e software nei moderni sistemi di controllo di processo principio tronco-modulare costruire supporto tecnico trovato distribuzione preferenziale.

L'utilizzo di microprocessori e microcomputer consente di attuare in modo efficace ed economico il principio del decentramento funzionale e topologico dell'APCS. Pertanto, è possibile aumentare significativamente l'affidabilità e la sopravvivenza del sistema, ridurre le costose linee di comunicazione, garantire la flessibilità operativa ed espandere il campo di applicazione nell'economia nazionale di complessi di mezzi tecnici, il cui elemento principale è un microcomputer o microprocessore. In tali sistemi di controllo distribuito, diventa molto importante standardizzazione dell'interfaccia, cioè. la definizione e l'applicazione di norme, requisiti e regole uniformi che garantiscano l'integrazione informativa dei mezzi tecnici nelle strutture standard dell'APCS.