Asu mkt konstrukcinės schemos kūrimas. Funkcinės schemos sudarymas ir ACS automatizuotų stebėjimo ir valdymo sistemų blokinės schemos pagrindinių funkcinių mazgų aprašymas

9 paskaita

Rengiant automatikos projektą, visų pirma reikia apsispręsti, iš kokių vietų bus valdomos tam tikros objekto dalys, kur bus įrengti valdymo taškai, operatorių patalpos, koks turėtų būti tarpusavio santykis, t.y. būtina išspręsti valdymo struktūros pasirinkimo klausimus. Valdymo struktūra suprantama kaip automatinės sistemos dalių visuma, į kurią ją galima suskirstyti pagal tam tikrą kriterijų, taip pat įtakų perdavimo tarp jų būdus. Grafinis valdymo struktūros vaizdas vadinamas struktūrine diagrama. Nors pradinius valdymo struktūros ir jos hierarchijos pasirinkimo duomenis su įvairaus detalumo laipsniu derasi užsakovas, suteikdamas projektavimo užduotį, visą valdymo struktūrą turėtų sukurti projektavimo organizacija.

Pačioje bendras vaizdas automatikos sistemos blokinė schema parodyta 9.1 pav. Automatikos sistema susideda iš automatikos objekto ir šio objekto valdymo sistemos. Dėl tam tikros automatikos objekto ir valdymo sistemos sąveikos automatikos sistema kaip visuma suteikia reikiamą objekto funkcionavimo rezultatą, apibūdinamą parametrais x 1 x 2 ... x n.

Sudėtingo automatikos objekto veikimui būdinga daugybė pagalbinių parametrų y 1, y 2, ..., y j, kurie taip pat turi būti stebimi ir reguliuojami.

Eksploatacijos metu objektas gauna trikdančius poveikius f 1, f 2, ..., f i, sukeliančius parametrų x 1, x 2, x n nukrypimus nuo jiems reikalingų reikšmių. Informacija apie esamas reikšmes x 1, x 2, xn, y 1, y 2, yn patenka į valdymo sistemą ir lyginama su nustatytomis reikšmėmis gj, g 2, ..., gk, kaip rezultatas kuriuos valdymo sistema generuoja valdymo veiksmus E 1, E 2, ..., E m išėjimo parametrų nuokrypiams kompensuoti.

9.1 pav. – Automatikos sistemos blokinė schema

Automatikos objekto valdymo struktūros parinkimas turi didelę įtaką jo darbo efektyvumui, sumažinant santykinę valdymo sistemos kainą, jos patikimumą, prižiūrimumą ir kt.

Apskritai, bet kokia sistema gali būti pavaizduota:

· Konstruktyvi struktūra;

· Funkcinė struktūra;

· Algoritminė struktūra.

Konstruktyvinėje sistemos struktūroje kiekviena jos dalis yra savarankiška konstruktyvi visuma (9.1 pav.).

Konstrukcinėje schemoje yra:

· Objektas ir automatizavimo sistema;

· Informacijos ir valdymo srautai.

Algoritminėje struktūroje kiekviena dalis skirta atlikti specifinį įvesties signalo transformavimo algoritmą, kuris yra viso sistemos funkcionavimo algoritmo dalis.

Projektuotojas, remdamasis diferencialinėmis lygtimis arba grafinėmis charakteristikomis, parengia automatizavimo objekto algoritminę blokinę schemą (ACC). Automatikos objektas pavaizduotas kelių saitų pavidalu su įvairiomis tarpusavyje sujungtomis perdavimo funkcijomis. ACC atskiros nuorodos gali neturėti fizinio vientisumo, tačiau jų ryšys (schema kaip visuma) pagal statines ir dinamines savybes, pagal veikimo algoritmą, turėtų būti lygiavertis automatizavimo objektui. 9.2 paveiksle parodytas ACS ACS pavyzdys.

9.2 pav. – Algoritminė blokinė schema, pateikta paprastų nuorodų pavidalu

Funkcinėje struktūroje kiekviena dalis yra skirta tam tikrai funkcijai atlikti.

Automatikos projektuose vaizduojamos struktūrinės blokinės schemos su funkcinių ženklų elementais. Išsami informacija apie funkcinę struktūrą su vietinio valdymo kilpų, valdymo kanalų ir proceso valdymo nuoroda pateikta funkcinėse diagramose (10 paskaita).

APCS struktūrinė schema yra sukurta „Projekto“ etape dviejų pakopų projekte ir atitinka sistemos sudėtį. Pavyzdžiui, 9.3 pav. parodyta sieros rūgšties gamybos valdymo blokinė schema.

9.3 pav. Sieros rūgšties gamybos valdymo ir kontrolės struktūrinės schemos fragmentas:

1 - ryšio linija su cecho chemijos laboratorija; 2 - ryšio linija su rūgščių skyriaus valdymo ir valdymo taškais; 3 - ryšio linija su III ir IV technologinių linijų valdymo ir valdymo tašku

Struktūrinėje schemoje bendra forma pavaizduoti pagrindiniai projekto sprendimai dėl APCS funkcinių, organizacinių ir techninių struktūrų, atitinkančių sistemos hierarchiją bei valdymo ir valdymo taškų, operatyvinio personalo ir technologinio valdymo objekto ryšius. Technologinio objekto operatyvinio valdymo organizavimo, atskirų konstrukcinės schemos elementų sudėties ir žymėjimo principai, priimti įgyvendinant konstrukcinę schemą, turėtų būti išsaugoti visuose APCS projektiniuose dokumentuose.

9.1 lentelė – APCS funkcijos ir jų simboliai 9.3 pav

Blokinėje diagramoje rodomi šie elementai:

1. technologiniai padaliniai (departamentai, sekcijos, cechai, gamyba);

2. kontrolės ir valdymo taškai (vietinės valdybos, operatorių ir išsiuntimo punktai, blokinės lentos ir kt.);

3. technologinis personalas (operatyvinis) ir papildomos specialiosios tarnybos, teikiančios operatyvų valdymą;

4. pagrindinės funkcijos ir techninės priemonės, užtikrinančios jų įgyvendinimą kiekviename kontrolės ir valdymo taške;

5. santykiai tarp skyrių ir su aukštesne ACS.

APCS funkcijos yra užšifruotos ir diagramoje pažymėtos skaičiais. APCS funkcijų simboliai 9.3 paveiksle parodyti 9.1 lentelėje.

Automatikos sistemos struktūrinė schema atliekama mazgais ir apima visus sistemos elementus nuo jutiklio iki reguliavimo korpuso su vietos nurodymu, parodant jų tarpusavio ryšius.

Bendram susipažinimui su sistema skirta konstrukcinė schema (6.2 pav.). Struktūrinė schema - tai diagrama, nusakanti pagrindines funkcines gaminio dalis, jų paskirtį ir ryšius.

Struktūra - tai automatizuotos sistemos dalių rinkinys, į kurį galima suskirstyti pagal tam tikrą kriterijų bei įtakos tarp jų perdavimo būdus. Apskritai bet kuri sistema gali būti pavaizduota tokiomis struktūromis:

• ? konstruktyvus - kai kiekviena sistemos dalis yra savarankiška konstruktyvi visuma;
• ? funkcinis - kai kiekviena sistemos dalis skirta atlikti konkrečią funkciją (išsami informacija apie funkcinę struktūrą, nurodant valdymo kilpas, pateikiama automatikos schemoje);

Ryžiai. 6.2.

? algoritminis - kai kiekviena sistemos dalis skirta atlikti tam tikrą įvesties reikšmės transformavimo algoritmą, kuris yra operacijos algoritmo dalis.

Pažymėtina, kad paprastiems automatikos objektams struktūrinės schemos gali būti nepateiktos.

Reikalavimus šioms schemoms nustato RTM 252.40 „Technologinių procesų automatizuotos valdymo sistemos. Valdymo ir kontrolės struktūrinės schemos“. Pagal šį dokumentą konstrukcinėse konstrukcinėse schemose yra: automatikos objekto technologiniai padaliniai; taškų

kontrolė ir valdymas, įskaitant tuos, kurie nėra kuriamo projekto dalis, bet yra susiję su projektuojama sistema; techninis personalas ir paslaugos, užtikrinančios technologinio objekto operatyvų valdymą ir normalią eksploataciją; pagrindinės funkcijos ir techninės priemonės, užtikrinančios jų įgyvendinimą kiekviename kontrolės ir valdymo taške; santykis tarp automatikos objekto dalių.

Struktūrinės schemos elementai pavaizduoti kaip stačiakampiai. Atskiros funkcinės paslaugos ir pareigūnai leidžiama pavaizduoti apskritime. Šios sekcijos struktūra atskleidžiama stačiakampių viduje. Automatizuotos procesų valdymo sistemos funkcijos žymimos simboliais, kurių dekodavimas pateiktas lentelėje virš pagrindinio užrašo išilgai užrašo pločio. Santykis tarp struktūrinės diagramos elementų vaizduojamas ištisinėmis linijomis, susijungimai ir atšakos – laužtinėmis linijomis. Linijų storis yra toks: įprasti vaizdai - 0,5 mm, ryšio linijos - 1 mm, likusios - 0,2 ... 0,3 mm. Konstrukcinių schemų elementų dydžiai nereglamentuojami ir parenkami savo nuožiūra.

Pavyzdyje (6.2 pav.) parodytas vandens gerinimo įrenginio valdymo ir kontrolės projektinės schemos įgyvendinimo fragmentas. Apatinėje dalyje atskleidžiami automatikos objekto technologiniai padaliniai; vidurinėje dalyje esančiuose stačiakampiuose - padalinių vietinių valdymo taškų pagrindinės funkcijos ir techninės priemonės; viršutinėje dalyje - stoties centralizuoto valdymo punkto funkcijos ir techninės priemonės. Kadangi diagrama užima kelis lapus, nurodomi ryšio linijų perėjimai į sekančius lapus ir parodomas automatikos objekto struktūrą atskleidžiantis stačiakampio lūžis.

Ryšio linijose tarp atskirų valdymo sistemos elementų gali būti nurodyta perduodamos informacijos ar valdymo veiksmų kryptis; jei reikia, ryšio linijos gali būti pažymėtos ryšio tipo raidėmis, pvz.: K - valdymas, C - signalizacija, nuotolinis valdymas - nuotolinio valdymo pultas, AR - automatinis reguliavimas, DS - dispečerinis ryšys, PGS - pramoninis telefono (garsiakalbio) ryšys ir kt.

Apskritai, vienos kilpos sistemos blokinė schema automatinis valdymas parodyta 1.1 pav. Automatinė valdymo sistema susideda iš automatikos objekto ir šio objekto valdymo sistemos. Dėl tam tikros automatikos objekto ir valdymo schemos sąveikos automatikos sistema kaip visuma suteikia reikiamą objekto funkcionavimo rezultatą, apibūdinantį jo išėjimo parametrus ir charakteristikas.

Bet kuriam technologiniam procesui būdingi tam tikri fizikiniai dydžiai (parametrai). Kad technologinis procesas vyktų racionaliai, kai kurie jo parametrai turi būti pastovūs, o kai kurie turi būti keičiami pagal tam tikrą dėsnį. Eksploatuojant objektą, valdomą automatikos sistemos, pagrindinis uždavinys yra palaikyti racionalias sąlygas technologinio proceso eigai.

Panagrinėkime pagrindinius vietinių automatinio valdymo sistemų konstrukcijų konstravimo principus. Naudojant automatinį reguliavimą, dažniausiai išsprendžiamos trijų tipų problemos.

Pirmojo tipo užduotys apima vieno ar kelių technologinių parametrų palaikymą tam tikrame lygyje. Automatinės valdymo sistemos, kritines užduotisšios rūšies yra vadinamos stabilizavimo sistemomis. Stabilizavimo sistemų pavyzdžiai yra oro kondicionavimo įrenginių oro temperatūros ir drėgmės reguliavimo sistemos, katiluose perkaitinto garo slėgis ir temperatūra, garo ir dujų turbinų, elektros variklių apsisukimų skaičius ir kt.

Antrojo tipo problemos yra dviejų priklausomų arba vieno priklausomo ir kitų nepriklausomų dydžių atitikimo palaikymas. Sistemos, reguliuojančios santykius, vadinamos sekančiomis automatinėmis sistemomis, pavyzdžiui, automatinės sistemos, skirtos reguliuoti „kuro ir oro“ santykį kuro degimo procese arba santykį „garų sąnaudos – vandens suvartojimas“, kai katilai maitinami vandeniu ir pan.

Trečiasis užduočių tipas apima valdomos vertės pasikeitimą laikui bėgant pagal tam tikrą dėsnį. Sistemos, kurios išsprendžia tokio tipo problemas, vadinamos programinės įrangos valdymo sistemomis. Tipiškas tokio tipo sistemos pavyzdys yra temperatūros valdymo sistema karščio gydymas metalo.

V pastaraisiais metais Plačiai naudojamos ekstremalios (paieškos) automatinės sistemos, užtikrinančios maksimalų teigiamą technologinio objekto funkcionavimo efektą su minimaliomis žaliavų, energijos ir kt.

Techninių priemonių rinkinys, kurio pagalba vienas ar keli kontroliuojami dydžiai, nedalyvaujant žmogui, priderinami prie jų pastovių arba pagal tam tikrą dėsnį kintančių nustatytų verčių, sukuriant poveikį valdomoms reikšmėms. Palyginus jų tikrąsias vertes su nustatytomis, vadinama automatine valdymo sistema (ACP) arba automatine valdymo sistema. Iš apibrėžimo matyti, kad paprastai į paprasčiausią AKR turėtų būti įtraukti šie elementai:

valdymo objektas (OU), apibūdinamas reguliuojama reikšme x n. x (t);

matavimo prietaisas (IU), kuris matuoja valdomą kintamąjį ir paverčia jį į formą, patogią tolesniam konvertavimui arba nuotoliniam perdavimui;

nustatymo įtaisas (CD), kuriame nustatomas kontrolinės vertės signalas, kuris nustato kontrolinę vertę arba valdomos vertės kitimo dėsnį;

palyginimo įtaisas (CS), kuriame tikroji valdomo kintamojo x vertė lyginama su nustatyta verte g (t) ir,

aptiktas nuokrypis (g (t) - x (t));

reguliavimo įtaisas (RU), kuris, kai į jo įvestį patenka nuokrypis (ε), sukuria reguliavimo veiksmą, kuris turi būti taikomas kontroliuojamam objektui, kad būtų pašalintas esamas valdomos vertės x nuokrypis nuo nustatytos vertės g ( t);

vykdomasis mechanizmas (MI). Reaktoriaus elektrinės išleidimo angoje valdymo veiksmas turi mažą galią ir yra išduodamas tokia forma, kuri paprastai nėra tinkama tiesioginiam veikimui valdymo objektui. Reikalingas arba reguliavimo poveikio padidinimas, arba transformavimas į patogią formą x p. Tam naudojamos specialios pavaros, kurios yra reguliavimo elemento vykdomieji išvesties įrenginiai;

reguliavimo institucija (RO). Pavaros negali tiesiogiai paveikti valdomo kintamojo. Todėl reguliavimo objektai aprūpinami specialiomis RO reguliavimo institucijomis, per kurias IV veikia reguliuojamą vertę;

ryšio linijos, kuriomis signalai perduodami iš elemento į elementą automatinėje sistemoje.

Kaip pavyzdį apsvarstykite padidintą automatinio valdymo blokinę schemą (1.1 pav.). Diagramoje išvesties parametrai yra valdomo objekto veikimo rezultatas, jie žymimi x 1, x 2, ……… x n. Be šių pagrindinių parametrų, automatikos objektų veikimui būdinga daugybė pagalbinių parametrų (prie 1, ties 2, ……. Esant n), kuriuos reikia stebėti ir reguliuoti, pavyzdžiui, palaikyti pastovius.

1.1 pav. Automatinio valdymo blokinė schema

Veikimo metu į valdymo objektą patenka trikdantys poveikiai f1…. fn, sukeliantys parametrų х1 …… .хn nukrypimus nuo jų racionalių verčių. Informacija apie esamas x tech ir y tech reikšmes patenka į valdymo sistemą ir lyginama su jų nustatytomis reikšmėmis (nustatymais) g1 …… gn, dėl ko valdymo sistema atlieka valdymo veiksmus Е1… ..Еn ant objekto, kuriuo siekiama kompensuoti esamų išėjimo parametrų nukrypimus nuo nustatytų verčių.

Pagal automatinio valdymo sistemos struktūrą automatikos objektas tam tikrais atvejais gali būti vieno lygio centralizuotas, vieno lygio decentralizuotas ir kelių lygių. Šiuo atveju vieno lygio valdymo sistemos yra sistemos, kuriose objektas valdomas iš vieno valdymo taško arba iš kelių nepriklausomų. Vienpakopės sistemos, kuriose valdymas vykdomas iš vieno valdymo taško, vadinamos centralizuotomis. Vienpakopės sistemos, kuriose atskiros sudėtingo objekto dalys valdomos iš nepriklausomų valdymo taškų, vadinamos decentralizuotomis.

2.2 Funkcinis – technologines schemas automatinis valdymas

Funkcinė-technologinė schema yra pagrindinis techninis dokumentas, apibrėžiantis automatinės valdymo sistemos mazgų ir elementų funkcinę-blokinę struktūrą, technologinio proceso (operacijų) reguliavimą ir jo parametrų valdymą, taip pat valdymo objekto įrengimą. su įrenginiais ir automatikos įranga. Be to, diagramos dažnai vadinamos tiesiog automatizavimo diagramomis. Sudėtį ir įgyvendinimo taisykles diktuoja standartų reikalavimai (žr. 1 sk.).

Automatikos funkcinė ir technologinė schema atliekama ant vieno brėžinio, kuriame simboliais pavaizduoti technologiniai įrenginiai, transporto linijos ir vamzdynai, valdymo ir matavimo prietaisai bei automatikos įranga, nurodant jų tarpusavio ryšius. Pagalbiniai įtaisai (maitinimo šaltiniai, relės, grandinės pertraukikliai, jungikliai, saugikliai ir kt.) schemose nerodomi.

Automatikos funkcinės schemos siejamos su gamybos technologija ir technologine įranga, todėl diagramoje parodyta vieta technologinė įranga supaprastinta, ne pagal mastelį, bet atsižvelgiant į tikrąją konfigūraciją.

Be technologinės įrangos, funkcinėse automatikos schemose pagal standartus supaprastinta (dviejų eilučių) ir sąlyginai (viena eilė) vaizduoja įvairios paskirties transporto linijas.

Tiek konstravimas, tiek techninės dokumentacijos schemų tyrimas turi būti atliekami tam tikra seka.

Proceso parametrai, kuriems taikomas automatinis valdymas ir reguliavimas;

Funkcinė valdymo struktūra;

Valdymo kilpos;

Apsaugos ir signalizacijos prieinamumas bei pritaikyti blokavimo mechanizmai;

Kontrolės ir valdymo punktų organizavimas;

Techninės automatikos priemonės, kurių pagalba sprendžiamos stebėjimo, signalizacijos, automatinio reguliavimo ir valdymo funkcijos.

Tam būtina išmanyti technologinio valdymo automatinio valdymo sistemų konstravimo principus ir įprastinius technologinės įrangos, vamzdynų, prietaisų ir automatikos įrangos atvaizdus, ​​funkcinius ryšius tarp atskirų įrenginių ir automatikos įrangos bei turėti supratimą apie valdymo pobūdį. technologinis procesas ir atskirų įrenginių bei technologinės įrangos mazgų sąveika.

Funkcinėje diagramoje ryšio linijos ir vamzdynai dažnai rodomi vienos eilutės paveikslėlyje. Perkeliamos laikmenos žymėjimas gali būti skaitmeninis arba raidinis ir skaitmeninis. (Pavyzdžiui: 1.1 arba B1). Pirmasis skaičius arba raidė nurodo gabenamos laikmenos tipą, o paskesnis skaičius – jos paskirtį. Skaitiniai arba raidiniai ir skaitmeniniai žymėjimai pateikiami pirmaujančių linijų lentynose arba virš transporto linijos (vamzdyno), o prireikus - transporto linijų pertraukose (šiuo atveju priimti pavadinimai paaiškinami brėžiniuose arba tekstiniuose dokumentuose () žr. 1.1 lentelę). technologiniuose objektuose rodomi tie valdymo ir uždarymo vožtuvai, technologiniai įrenginiai, kurie tiesiogiai dalyvauja proceso valdyme ir valdyme, taip pat atrankinės (jutikliai), uždarymo ir reguliavimo organai, reikalingi nustatyti santykinė mėginių ėmimo vietų (jutiklio įrengimo taškų) vieta, taip pat matavimo ar valdymo parametrai (žr. 1.2 lentelę).

Sukomplektuoti įrenginiai (centralizuoto valdymo mašinos, valdymo mašinos, telemechanikos puskomplektai ir kt.) žymimi savavališkų matmenų stačiakampiu, nurodant įrenginio tipą stačiakampio viduje (pagal gamintojo dokumentaciją).

V atskirų atvejų kai kurie technologinės įrangos elementai diagramose taip pat pavaizduoti stačiakampiais, nurodant šių elementų pavadinimus. Tuo pačiu metu šalia jutiklių, selektyvinių, priėmimo ir kitų panašios paskirties įrenginių nurodomas technologinės įrangos, kuriai jie priklauso, pavadinimas.

1.1 lentelė. Vamzdynų transporto linijų žymėjimas pagal GOST 14.202 - 69

1.2 lentelė. Proceso vožtuvų simboliai

vardas	Pavadinimas pagal GOST 14.202 - 69
Tiesioginis uždarymo vožtuvas (vartų vožtuvas)
Elektra valdomas vožtuvas
Trijų krypčių vožtuvas
apsauginis vožtuvas
Sukamoji sklendė (amortizatorius, vartai)
Diafragminė pavara
1.3 lentelė. Išvesties elektros perjungimo elementai
vardas	Pavadinimas pagal GOST 2.755 - 87
Didelės srovės grandinės perjungimo kontaktas (kontaktoriaus kontaktas)
Kontakto uždarymas
NC kontaktas

Kad diagramas būtų lengviau perskaityti, ant vamzdynų ir kitų transportavimo linijų uždedamos rodyklės, rodančios medžiagos judėjimo kryptį.

Funkcinėje ir technologinėje schemoje, taip pat prie dujotiekio, per kurį medžiaga išeina iš šios sistemos, paveikslėlyje daromas atitinkamas užrašas, pavyzdžiui: „Iš absorbcijos skyriaus“, „Iš siurblių“, „Į polimerizacijos schemą“. “.

1.2 pav. Jutiklių ir pasirinktų įrenginių vaizdas (fragmentas)

Įprasti automatikos įrankių grafiniai žymėjimai pateikti 1.2., 1.3., 1.4 lentelėse. Funkcinės automatikos schemose naudojami įprasti grafiniai elektros įrenginių žymėjimai turi būti pavaizduoti pagal standartus (1.3 lentelė). Jei nėra jokių automatinių įrenginių standartinių simbolių, turėtumėte priimti savo simbolius ir paaiškinti juos užrašu diagramoje. Šių žymenų linijų storis turėtų būti 0,5–0,6 mm, išskyrus horizontalią skiriamąją liniją įprastame ant skydo sumontuoto įrenginio paveikslėlyje, kurio storis yra 0,2–0,3 mm.

Visų nuolat prijungtų įrenginių mėginių ėmimo įtaisas neturi specialaus žymėjimo, o yra plona ištisinė linija, jungianti proceso vamzdyną ar aparatą su įrenginiu (1.2 pav. 2 ir 3a įrenginiai). Jei reikia nurodyti tikslią mėginių ėmimo įrenginio vietą arba matavimo vietą (technologinio įrenginio grafinio žymėjimo viduje), pabaigoje paryškintu šriftu pavaizduotas 2 mm skersmens apskritimas (1.2 pav. prietaisai 1 ir 4a).

2.4 lentelė. Įprasti automatikos įrangos ir įrenginių grafiniai simboliai

vardas	Pavadinimas pagal GOST 21.404 - 85
Pirminis matavimo keitiklis (jutiklis) arba prietaisas, sumontuotas vietoje (ant technologinės linijos, aparato, sienos, grindų, kolonos, metalinės konstrukcijos). Pagrindinis Leidžiamas
Skydelyje montuojamas įrenginys, nuotolinio valdymo pultas Basic Leidžiama
Įrenginio pasirinkimas be nuolatinio įrenginio prijungimo
Įjungimo mechanizmas
Kelionės jungiklis
Elektrinis skambutis, sirena, pyptelėjimas
Elektrinis šildytuvas: a) varža, c) indukcija
Įrašymo įrenginys
Kaitrinė lempa, dujų išlydis (signalas)
Trifazė elektrinė mašina (M - variklis, G - generatorius)
Elektrinė nuolatinės srovės mašina (variklis M, generatorius G)

Norint gauti pilną (laisvai skaitomą) įrenginio ar kito automatizavimo įrankio žymėjimą, į jo įprastą grafinį vaizdą apskritimo arba ovalo pavidalu įvedamas raidės simbolis, nurodantis paskirtį, atliekamas funkcijas, charakteristikas ir veikimo parametrus. Šiuo atveju raidės vieta lemia jo reikšmę. Taigi 1.5 lentelėje pateiktos raidės yra pagrindiniai parametrai ir funkcijos, o 1.6 lentelėje pateiktos raidės nurodo funkciją, parametrą.

1.5 lentelė. Pagrindinių matuojamų parametrų žymėjimas automatizavimo schemose

Norėdami pažymėti rankinį valdymą, naudokite raidę H. Norint žymėti reikšmes, kurios nenumatytos standarte, gali būti naudojamos atsarginės raidės: A, B, C, I, N, O, Y, Z (raidė X yra Nerekomenduojama). Panaudotos atsarginės raidės turi būti iššifruotos pagal užrašą laisvajame schemos laukelyje.

Žemiau pateikiamos išmatuotų verčių patikslinančios vertės.

1.6 lentelė. Papildomi raidžių simboliai

Raidė, skirta išmatuotai vertei patikslinti, dedama po raidės, žyminčios išmatuotą vertę, pavyzdžiui, P, D, - slėgio skirtumas (diferencialas).

Informacijos atvaizdavimo įrenginių atliekamos funkcijos žymimos lotyniškomis raidėmis (žr. 2.7 lentelę).

1.7 lentelė. Funkcinės raidės

Be to, gali būti naudojami žymėjimai su raidėmis E, G, V.

Visi aukščiau išvardyti raidžių žymėjimai yra pritvirtinti prie viršutinės apskritimo dalies, žyminčios įrenginį (įrenginį).

Jei vienam įrenginiui žymėti naudojamos kelios raidės, tai jų išdėstymo tvarka po pirmosios, žyminčios išmatuotą vertę, turėtų būti, pavyzdžiui: TIR – temperatūros matavimo ir registravimo prietaisas, PR – slėgio registravimo prietaisas.

Žymint įrenginius, pagamintus atskirų blokų pavidalu ir skirtus valdyti rankiniu būdu, pirmoje vietoje dedama raidė H.

Pavyzdžiui, pav. 1.2 parodyta automatizavimo schema naudojant temperatūros ir slėgio skirtumo registravimo įrenginius, kur, norint sudaryti įrenginio (rinkinio) simbolį, viršutinėje apskritimo dalyje nurodoma funkcinė paskirtis, o apatinėje apskritimo dalyje yra jo nuoroda. žymėjimas (raidinis ir skaitmeninis - 1, 2, 4a, 4b, 3a, 3b). Taigi visi vienos aibės elementai, t.y. viena funkcinė prietaisų grupė (pirminis, tarpinis ir perduodantis matavimo keitikliai, matavimo prietaisas, reguliavimo įtaisas, pavara, reguliavimo korpusas) žymima tuo pačiu numeriu. Šiuo atveju skaičius 1 priskiriamas pirmajam (kairiajam) rinkiniui, skaičius 2 antrajam ir t.t.

Vieno rinkinio elementams atskirti prie skaičiaus dedama abėcėlinė rodyklė (raidės Z ir O, kurių kontūras panašus į skaičių kontūrą, nerekomenduojamos): pirminiam keitikliui (jutimo elementui) - indeksas "a", siųstuvui - "b" , matavimo prietaise - "in" ir kt. Taigi vienam rinkiniui visas pirminio matavimo keitiklio žymėjimas bus 1a, siunčiančiojo matavimo keitiklio 1b, matavimo (antrinio) prietaiso 1c ir kt. figūros aukštis 3,5 mm, raidės aukštis 2,5 mm.

Pagal funkcionavimui keliamus reikalavimus šiltnamio įrenginiai su konvekciniais šilumos mainais ir laistymo sistema žemės ūkio produktų auginimo stacionariuose blokiniuose šiltnamiuose technologinio proceso automatizavimo schema gali būti pavaizduota funkcinės automatizavimo schemos forma, parodyta Fig. 3.1.

Automatikos schemoje (žr. 3.1 pav.) naudojami šie žymėjimai:

• 1 - Elektros tiekimo ventiliacijos sklendė;
• 2 - Cirkuliacinis ventiliatorius;
• 3 - šildymo elementas;
• 4 - Elektrinė ištraukiamosios ventiliacijos sklendė;
• 5 - drėkinimo grandinės solenoidinis vožtuvas;
• 6 - Laistymo sistemos purkštukai (laistymas);
• 7 - Durų (arba langų) atidarymo jutiklis;
• 8, 9 - dirvožemio drėgmės jutiklis;
• 10 - Oro drėgmės ir temperatūros matuoklis.

Remiantis sukurta automatizavimo schema, patartina suprojektuoti valdymo sistemos architektūrą pagal trijų lygių schemą. Pirmajame (žemesniame) lygyje numatytas technologinės informacijos surinkimas iš matavimo keitiklių ir vietoje įrengtų pavarų bei relinės automatikos valdymas. Temperatūros ir drėgmės matavimo keitiklių signalai apdorojami programuojamu loginiu valdikliu (PLC).

Remiantis sukurta automatizavimo schema, patartina suprojektuoti valdymo sistemos architektūrą pagal trijų lygių schemą. Pirmajame (žemesniame) lygyje numatytas technologinės informacijos surinkimas iš matavimo keitiklių ir vietoje įrengtų pavarų bei relinės automatikos valdymas. Temperatūros ir drėgmės matavimo keitiklių signalus apdoroja PLC. Pagal pateiktą mikroklimato režimo valdymo algoritmą generuoja valdymo signalus į valdymo kilpų pavaras. Antrasis lygis suteikia programos valdymą tam tikram technologiniam žemės ūkio augalų auginimo procesui iš operatoriaus stoties. Programinė įranga automatiškai tikrina ir kontroliuoja temperatūrą, drėgmės lygį kameroje ir žemės paviršiuje, naudodama jutiklius ir šildymo vamzdžio vožtuvą bei drėkinimo sistemą. Šio lygio įrangą sudaro valdymo kambaryje įrengtas valdymo pultas ir PLC. Pramoninis kompiuteris yra sujungtas Profibus DP tinklu su paskirstyta įranga ir trečiame lygyje per Ethernet yra prijungtas prie vietinio šiltnamio ūkio segmento.

Trečiajame (viršutiniame) lygyje įmonėje per Ethernet tinklą atliekamas centralizuotas informacijos apie technologinį procesą apdorojimas. Informacijos apdorojimas apima technologinio proceso eigos, aušinimo skysčio srauto stebėjimą, registravimą, archyvavimą ir veikimo kontrolę.

Šiltnamio aplinkos klimato reguliavimo technologinio proceso automatizuotos valdymo sistemos blokinė schema parodyta fig. 3.2.

3.1 pav. – Automatizuota šiltnamio mikroklimato kontrolės sistema

3.2 pav. ACS MKT blokinė schema

Šiuo metu automatizuotų procesų valdymo sistemų kūrimas yra susijęs su plačiu mikroprocesorių ir mikrokompiuterių naudojimu valdymui, kurių savikaina kiekvienais metais tampa mažesnė, palyginti su bendromis valdymo sistemų sukūrimo sąnaudomis. Prieš atsirandant mikroprocesoriams, procesų valdymo sistemų raidą lydėjo centralizacijos laipsnio didėjimas. Tačiau centralizuotų sistemų galimybės šiuo metu jau yra ribotos ir neatitinka šiuolaikinių patikimumo, lankstumo, ryšių sistemų ir programinės įrangos kainos reikalavimų.

Perėjimą nuo centralizuotų valdymo sistemų prie decentralizuotų lemia ir atskirų technologinių mazgų galios padidėjimas, jų sudėtingumas, išaugę reikalavimai jų darbui greičiui ir tikslumui. Valdymo sistemų centralizavimas ekonomiškai pagrįstas santykinai nedideliu TOU informaciniu pajėgumu (valdymo ir reguliavimo kanalų skaičiumi) ir jo teritorine koncentracija. Esant dideliam valdymo, reguliavimo ir valdymo kanalų skaičiui, dideliam ryšio linijų ilgiui APCS, valdymo sistemos struktūros decentralizavimas tampa esminiu metodu, padedančiu padidinti APCS patvarumą, sumažinti sąnaudas ir eksploatacines išlaidas.

Reikėtų pripažinti perspektyviausią APCS decentralizacijos kryptį automatizuotas valdymas paskirstytos architektūros procesai, pagrįsti valdymo objekto funkciniu-taikiniu ir topologine decentralizacija.

Funkcinė ir tikslinga decentralizacija- Tai sudėtingo proceso ar sistemos padalijimas į smulkesnes dalis – poprocesus ar posistemes pagal funkcinę charakteristiką (pavyzdžiui, technologinio proceso perskirstymas, vienetų veikimo režimai ir pan.), kurie turi savarankiškus tikslus. veikiantis.

Topologinė decentralizacija reiškia teritorinio (erdvinio) proceso suskirstymo į funkcinius-tikslinius subprocesus galimybę. Esant optimaliam topologiniam decentralizavimui, paskirstytų APCS posistemių skaičius parenkamas taip, kad būtų sumažintas bendras ryšio linijų ilgis, kurios kartu su vietinio valdymo posistemiais sudaro tinklo struktūrą.

Šiuolaikinių paskirstytų valdymo sistemų techninė bazė, kuri leido įdiegti tokias sistemas, yra mikroprocesoriai ir mikroprocesorinės sistemos.

Mikroprocesorinė sistema atlieka duomenų rinkimo, reguliavimo ir valdymo, visos duomenų bazėje esančios informacijos vizualizavimo, nustatymų, algoritmų ir pačių algoritmų parametrų keitimo, optimizavimo ir kt. Mikroprocesorių (įskaitant mikrokompiuterius) naudojimas sprendžiant išvardytas užduotis leidžia pasiekti šiuos tikslus:

a) pakeisti analogines technines priemones skaitmeninėmis, kai perėjimas prie skaitmeninių priemonių padidina valdymo sistemų tikslumą, funkcionalumą ir lankstumą;

b) pakeisti techninę įrangą su standžiąja logika programuojamais (su galimybe keisti programą) įrenginiais, arba mikrovaldikliai;

c) pakeisti vieną mini kompiuterį kelių mikrokompiuterių sistema, kai reikia užtikrinti decentralizuotą gamybos ar technologinio proceso kontrolę, padidintą patikimumą ir ilgaamžiškumą, arba kai nėra pilnai išnaudojamos mini kompiuterio galimybės.

Mikroprocesorinės sistemos paskirstytojo APCS posistemėse gali atlikti visas tipines stebėjimo, matavimo, reguliavimo, valdymo ir informacijos pateikimo operatoriui funkcijas.

Paskirstytų procesų valdymo sistemose visuotinai priimtos trys topologinės posistemių sąveikos struktūros: žvaigždės formos (radialinė); žiedinis (kilpa); autobusas (magistralinis) arba jų junginiai. Ryšio su jutikliais ir pavaromis organizavimas yra individualus ir daugiausia radialinis.

3.5 paveiksle parodytos paskirstytų procesų valdymo sistemų topologijos parinktys.

3.5 pav. Tipinės paskirstytų APCS struktūros:

a - radialinis, b - kamienas, c - žiedinis

Radialinė posistemių sąveikos struktūra (3.5 pav., a) atspindi tradiciškai naudojamą įrenginių sujungimo su tam skirtomis ryšio linijomis būdą ir pasižymi šiomis savybėmis:

a) yra atskiros, nesujungtos linijos, jungiančios centrinį posistemį (CPU) su vietinėmis orlaivio i automatikos sistemomis;

b) techniškai nesudėtinga įdiegti sąsajos įrenginius US 1 -US m vietinės automatikos. Centrinis ryšio įrenginys USC – tai US i tipo modulių rinkinys pagal linijų skaičių arba gana sudėtingas informacijos perdavimo kanalų tankinimo įrenginys;

c) maksimalūs valiutų kursai atskirose linijose užtikrinami pakankamai aukštu skaičiavimo įrenginių našumu procesoriaus lygiu;

d) ryšio posistemio patikimumas labai priklauso nuo procesoriaus techninės įrangos patikimumo ir ilgaamžiškumo. CPU gedimas praktiškai sunaikina mainų posistemį, nes visi informacijos srautai yra uždaromi per viršutinį lygį.

Paskirstytoji sistema su radialine struktūra yra dviejų lygių sistema, kai žemesniame lygyje posistemiuose diegiamos būtinos valdymo, reguliavimo ir valdymo funkcijos, o antrame lygyje, CPU, koordinuojantis mikrokompiuteris (arba mini. -kompiuteris), be mikrokompiuterių-palydovų darbo koordinavimo, optimizuoja TOC valdymo užduotis, energijos paskirstymą, kontroliuoja technologinį procesą kaip visumą, skaičiuoja techninius ir ekonominius rodiklius ir kt. Visa duomenų bazė paskirstytoje sistemoje su radialine struktūra turi būti pasiekiama koordinuojantis mikrokompiuteris, skirtas valdymo programoms viršutiniame lygyje. Dėl to koordinuojantis mikrokompiuteris veikia realiu laiku ir turi būti valdomas naudojant aukšto lygio kalbas.

3.5 (b, c) paveiksle parodytos lygių sąveikos žiedo ir magistralės topologijos. Šios konstrukcijos turi daug privalumų, palyginti su radialinėmis:

a) ryšių posistemio, apimančio kanalą ir ryšio įrenginius, veikimas nepriklauso nuo techninių priemonių veikimo automatizavimo lygiuose;

b) galima prijungti papildomus įrenginius ir valdyti visą posistemį naudojant specialius įrankius;

c) reikalingos žymiai mažesnės kabelių gaminių sąnaudos.

Dėl keitimosi informacija tarp orlaivio i per ryšio kanalą ir JAV ("kiekvienas su kiekvienu"), atsiranda papildoma galimybė dinamiškai perskirstyti koordinavimo funkcijas bendram orlaivių posistemių eksploatavimui žemesniuose lygiuose tuo atveju. dėl procesoriaus gedimo. Magistralės (mažesniu mastu žiedo) struktūra suteikia transliavimo mainų tarp posistemių režimą, o tai yra svarbus pranašumas įgyvendinant grupės valdymo komandas. Tuo pačiu metu magistralės ir žiedo architektūra kelia žymiai didesnius reikalavimus sąsajos įrenginių „intelektui“, taigi ir išauga vienkartiniai pagrindinio tinklo diegimo kaštai.

Lyginant ryšio posistemio žiedo ir magistralės topologijas, pažymėtina, kad žiedinės struktūros organizavimas yra pigesnis nei magistralės. Tačiau viso posistemio su žiedine ryšio sistema patikimumą lemia kiekvieno sąsajos įrenginio ir kiekvienos ryšio linijų dalies patikimumas. Norint padidinti išgyvenamumą, būtina naudoti dvigubus žiedus arba papildomas ryšio linijas su aplinkkelio maršrutais. Magistralės architektūros su transformatoriaus atsiejimu fizinio perdavimo kanalo veikimas nepriklauso nuo sąsajos įrenginių tinkamumo naudoti, tačiau, kaip ir žiedo atveju, bet kurio sąsajos įrenginio gedimas blogiausiu atveju sukelia visiškai savarankiškas darbas sugedusį posistemio mazgą, t.y. į valdymo funkcijos praradimą iš procesoriaus lygio dėl sugedusio mazgo automatizavimo.

Aiškus būdas padidinti visos automatikos sistemos patvarumą, jei sugenda ryšio posistemio suderinimo įrenginiai, yra suderinimo įtaisų kopijavimas posistemio mazguose. Žiedinėje struktūroje šis metodas jau numanomas organizuojant dvigubus žiedus ir aplinkkelius. Jei nenutrūkstamo fizinio kanalo patikimumas žemesnei topologijai nekelia abejonių, tada nenaudojant atsarginio magistralinio kabelio galima kopijuoti tik sąsajos įrenginius.

Pigesnis būdas pagerinti ryšio posistemio patikimumą yra kombinuotų struktūrų, kurios sujungia radialinės ir žiedinės (magistralinės) topologijos pranašumus, naudojimas. Žiedui radialinių jungčių skaičius gali būti apribotas iki dviejų ar trijų linijų, kurių įgyvendinimas suteikia paprastą ir nebrangų sprendimą.

Tokių paskirstytų APCS rodiklių vertinimas, pvz ekonominis(laidų gaminių, kabelių sekimo, tinklo įrangos, įskaitant ryšio įrenginius, kūrimo ar pirkimo išlaidos ir kt.), funkcinis(grupinio pervedimo operacijų naudojimas, valiutos kursas, galimybė keistis „kiekvienu su kiekvienu“), taip pat vienijimosi rodikliai ir evoliucijos galimybės tinklai (paprasto papildomų abonentinių mazgų įtraukimo galimybė, naudojimo APCS tendencijos) ir indikatoriai tinklo patikimumas(ryšio kanalo ir ryšio ar sąsajos įrenginių gedimas), leidžia daryti tokias išvadas:

a) kūrimo ir naudojimo požiūriu perspektyviausia yra ryšių posistemio stuburinė organizacija;

b) stuburo topologijos funkcionalumas nėra prastesnis už žiedo ir radialinės galimybes;

c) stuburo struktūros patikimumo rodikliai yra gana patenkinami;

d) paskirstytojo APCS stuburinė topologija reikalauja didelių vienkartinių ryšių kanalo ir sąsajos įrenginių sukūrimo ir įdiegimo sąnaudų.

Daugiausia dėl šių stuburo struktūros ypatybių ir modulinės techninės bei programinės įrangos organizavimo šiuolaikinėse procesų valdymo sistemose bagažinės-modulinis principas konstruojant Techninė pagalba rastas lengvatinis paskirstymas.

Mikroprocesorių ir mikrokompiuterių naudojimas leidžia efektyviai ir ekonomiškai įgyvendinti APCS funkcinės ir topologinės decentralizacijos principą. Taip galima žymiai padidinti sistemos patikimumą ir ilgaamžiškumą, sumažinti brangias ryšio linijas, užtikrinti veikimo lankstumą ir išplėsti techninių priemonių kompleksų, kurių pagrindinis elementas yra mikrokompiuteris, taikymo sritį šalies ūkyje. arba mikroprocesorius. Tokiose paskirstytose valdymo sistemose tai tampa labai svarbu sąsajos standartizavimas, t.y. vienodų normų, reikalavimų ir taisyklių, garantuojančių informacinį techninių priemonių integravimą į standartines APCS struktūras, nustatymas ir taikymas.