Общая структура системы автоматизации

В самом общем виде структурная схема системы автоматизации представлена на рис.2.1. Система автоматизации состоит из объекта автоматизации и системы управления этим объектом.

Рис. 2.1. Структурная схема системы автоматизации.

Благодаря определённому взаимодействию между объектом и системой управления обеспечивается требуемый результат функционирования объекта. Требуемый результат функционирования характерезуется основными параметрами x₁, x₂, …, x_n. К этим параметрам можно отнести как показатели, представляющие целесообразный конечный продукт технологического процесса так и отдельные параметры, определяющие ход технологического процесса, его экономичность, обеспечение безаварийного режима и т. д.

Кроме основных параметров, работа комплексного объекта автоматизации характерезуется рядом вспомогательных параметров y₁, y₂, …, y_j, которые также должны контролироваться и регулироваться (например, поддерживаться постоянными).

В процессе работы на объект поступают возмущающие воздействия f₁, f₂, …, f_i, вызывающие отклонения параметров x₁, x₂, …, x_n от требуемых значений.

Информация о текущих значениях параметров x₁, x₂, …, x_n и y₁, y₂, …, y_j поступает в систему управления и сравнивается с предписанными (заданными) им значениями g₁, g₂, …, g_k.

По определённому алгоритму определяются и формируются управляющие воздействия ε₁, ε₂, …, ε_m для компенсации отклонений выходных параметров от предписанных значений.

Варианты структур систем управления Представление объекта автоматизации

Объект автоматизации можно представлять состоящим из нескольких связанных друг с другом участков управления. Участки управления физически бывают в виде:

1) отдельных установок (агрегатов),

2) локальных каналов управления отдельными параметрами разных установок (агрегатов).

Уровни и централизация управления

Система управления должна обеспечивать разные уровни управления объектом автоматизации и состоять из одного или нескольких пунктов управления, в той или иной мере взаимосвязанных.

Исходя из представления объекта на основе связанных участков, а также из представления системы с разными уровнями управления, структуры управления объектом автоматизации могут быть:

1) одноуровневыми централизованными;

2) одноуровневыми децентрализованными;

3) многоуровневыми.

Одноуровневая система управления

Централизованными называются одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется из одного пункта управления (центра).

Структурная схемы одноуровневой централизованной системы управления приведена на рис.2.2 а). На схеме стрелками показаны как основные потоки передачи информации от объекта к системе, так и управляющие воздействия системы на объект управления. Всё управление обектом обеспечивает единственный центральный пункт управления ЦПУ. Такая структура может быть эффективна когда объект достаточно несложный или его трудно разделить участки.

Большинство промышленных объектов в настоящее время представляют собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на больших расстояниях друг от друга. Кроме основных технологических установок, объекты имеют также большое число вспомогательных установок-подобъектов, которые необходимы для обеспечения технологических установок всеми видами энергии, а также для утилизации и нейтрализации остаточных продуктов технологического процесса. Например, промышленные котельные, компрессорные, насосные станции оборотного водоснабжения, котлы утилизаторы, очистные сооружения и т.п.

Рис. 2.2. Структурная схема системы автоматизации.

Если управление таким комплексом строить по одноуровневой централизованной системе, то обязательно возникнут следующие проблемы.

• Усложняться коммуникации системы управления.

• Резко возрастут затраты на её сооружение и эксплуатацию.

• Центральный пункт управления получится громоздким.

• Много информации разной степени оперативной важности непосредственно для управления процессом будет обрабатываться в одном центре.

• Удалённость пункта управления от того или иного вспомогательного подобъекта затрудняет оперативное устранение различных неполадок.

Поэтому для сложного комплекса более приемлимой становится одноуровневая децентрализованная система управления.

Децентрализованными называются одноуровневые системы управления, в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления.

Структурная схема одноуровневой децентрализованной системы приведена на рис.2.2, б). Отдельные части сложного объекта разделены штриховыми линиями. Они управляются с разных пунктов управления ПУ1, ПУ2, ПУ3.