Разработка структурных схем систем автоматизации
Структурная Схема системы автоматизации А1 (А101): В проектах автоматизации рекомендуется разрабатывать схемы измерения, контроля и управления.
Целесообразно все три схемы объединять в одну структурную схему системы автоматизации.
При разработке структурной схемы системы автоматизации, в первую очередь, необходимо решить вопрос о структуре системы автоматизации.
Структура автоматизации, прежде всего, подразумевает структуру управления.
Под структурой управления понимается совокупность частей автоматической системы, на которые она может быть разделена по определенному признаку, а также пути передачи воздействий между ними. Графическое изображение структуры управления называется структурной схемой.
Исходные данные для выбора структуры управления и ее иерархии стой или иной степенью детализации оговариваются заказчиком при выдаче задания на проектирование. Полная структура управления должна разрабатываться проектной организацией.
При разработке структуры системы автоматизации в первую очередь определяют:
С каких мест те или иные участки объекта или объекта в целом будут управляться, определяют количество пунктов управления.
Где будут размещаться пункты управления (определяют вид пунктов управления: местный, дистанционный и т.п.)
Определяют операторские помещения, их возможные объемы и условия эксплуатации.
Какова должна быть взаимосвязь между объектом и пунктами управления, т.е. устанавливают иерархичность системы.
Количество контролируемых параметров функционирования объекта автоматизации.
Количество команд, поступающих на объект с различных операторских пунктов.
Объект автоматизации в общем случае состоит из нескольких в большей или меньшей степени связанных друг с другом участков управления. Участки управления физически могут представляться в виде отдельных установок, агрегатов и т. д. или в виде локальных каналов управления отдельными параметрами одних и тех же установок и агрегатов и т. д. Например: объект, конвейер, механизированная крепь; объект автоматизации – подъемная установка – состоит: нижняя приемная площадка, где происходит загрузка скипа, разгрузочная площадка (верхняя приемная площадка), непосредственно подъемная машина, привод подъемной машины, вспомогательное оборудование.
В свою очередь, система управления, в зависимости от важности регулируемых параметров, круга работников эксплуатационного персонала, участвующего в управлении, в общем случае должна обеспечить разные уровни управления объектом автоматизации, т.е. должна состоять из нескольких пунктов управления, в той или иной степени взаимосвязанных между собой.
Таким образом, система управления может иметь структуру:
Одноуровневую централизованную.
Одноуровневую децентрализованную.
Многоуровневую.
Одноуровневая система управления (автоматизации) – система, в которой управление объектом осуществляется с одного пункта управления. Такая система более полно называется одноуровневой централизованной. Например: управление водоотливной установкой с пульта диспетчера, управление конвейерной линии с операторского пункта управления, расположенного на первом конвейере. (Хотя, если быть точным, - для горной промышленности нехарактерны одноуровневые системы управления с одним пунктом управления, т.к. обязательно наличие местного пункта управления при дистанционном или телемеханическом диспетчерском) (Рис.1).
Рисунок 1 - Одноуровневая система управления - централизованная
Одноуровневые системы, в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными. Например: при разветвленных конвейерных линиях, основную конвейерную линию можно включить с каждого ответвления (Рис. 2).
Рисунок 2 - Одноуровневая система управления - децентрализованная
Одноуровневые централизованные системы применяются, в основном, для управления относительно несложными объектами, или объектами, расположенными на небольшой территории.
Большинство промышленных объектов в настоящее время представляет собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на значительном расстоянии друг от друга, а в горной промышленности объекты расположены в подземной части горного предприятия и на поверхности. Кроме технологических установок, объекты имеют большое число вспомогательных установок, например: объект – очистной забой с механизированным комплексом имеет вспомогательное оборудование: подстанции для снабжения электрической энергией, насосную установку для орошения пусковую аппаратуру, сосредоточенную на энергопоезде и пр.
Если управление сложного комплексного объекта построить по одноуровневой централизованной системе, то намного усложнятся коммуникации системы управления, резко возрастут затраты на ее сооружение и эксплуатации, центральный пункт управления получится громоздким. Удаленность пункта управления от того или иного вспомогательного объекта затрудняет принятие оперативных мер по устранению неполадок. В этом случае более приемлемой становится одноуровневая децентрализованная система управления.
Однако с помощью одноуровневых систем не всегда представляется возможность оптимально решить вопросы управления сложными технологическими процессами. Тогда целесообразно прибегнуть формированию многоуровневой системы управлений.
Для многоуровневых систем управления при проектировании необходимо предусматривать:
для 1-го уровня три режима управления:
командами, поступающими от уровня более высокого ранга;
командами, формирующимися непосредственно на первом уровне;
командами, поступающими как с уровня более высокого ранга, так и формирующимися непосредственно на первом уровне.
Для уровня 2-го ранга и выше возможны четыре режима работы:
аппаратура данного 1-го ранга принимает и реализует управляющие воздействия команды (1+1)-го ранга;
команда формируется непосредственно на аппаратуре 1-го ранга:
все функции управления с 1-го ранга передаются на аппаратуру (1-1)-го ранга;
часть команды на аппаратуру 1-го ранга поступает с (1+1)-го ранга, часть команд формируется на 1-ом ранга, часть функций управлений передана на аппаратную (1-1)-го ранга.
Аппаратура 1-го ранга соответственно должна иметь переключатели режимов на три положения с четкой сигнализацией положений. Перевод аппаратуры с режима 1 на режим 2, т.е. на управление с уровня более низкого ранга, осуществляется по команде или с разрешения оператора вышестоящего ранга.
Многоуровневая система автоматизации обеспечивает надежность, оперативность, ремонтопригодность.