Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Укр-ТДАТУ_ТЗА (Лекции).doc
Скачиваний:
0
Добавлен:
01.05.2025
Размер:
7.45 Mб
Скачать

2.3. Функціонально-ієрархічна структура дсп

Відмінними рисами сучасних структур побудови АСК промисловими підприємствами є: проникнення обчислювальних засобів і впровадження мережних технологій на всі рівні керування рис. 2.2.

Рис. 2.2. Ієрархія ДСП.

У світовій практиці фахівці з комплексної автоматизації виробництва також виділяють п'ять рівнів керування сучасним підприємством (рис.2.3), що повністю збігається з вище наведеною ієрархічною структурою ДСП.

Рис. 2.3. Піраміда керування сучасним виробництвом.

На рівні ЕRP – Enterprise Resource Planning (планування ресурсів підприємства) здійснюються розрахунки й аналіз фінансово-економічних показників, вирішуються стратегічні адміністративні й логістичні завдання.

На рівні MES – Manufacturing Execution Systems (системи виконання виробництвом) – завдання керування якістю продукції, планування й контролю послідовності операцій технологічного процесу, керування виробничими й людськими ресурсами в рамках технологічного процесу, технічного обслуговування виробничого встаткування.

Ці два рівні ставляться до завдань АСКП (автоматизованим системам керування підприємством) і технічні засоби, за допомогою яких ці завдання реалізуються – це офісні персональні комп'ютери (ПК) і робочі станції на їхній основі в службах головних фахівців підприємства.

На наступних трьох рівнях вирішуються завдання, які ставляться до класу АСК ТП (автоматизованих систем керування технологічними процесами).

SCADA – Supervisory Control and Data Acquisition (система збору даних і супервізорного (диспетчерського) керування) – це рівень тактичного оперативного керування, на якому вирішуються завдання оптимізації, діагностики, адаптації й т.п.

Control-level – рівень безпосереднього (локального) керування, який реалізується на таких ТЗА як: ПО – панелі (пульти) операторів, ПЛК – програмувальні логічні контролери, ПЗО – пристрою зв'язку з об'єктом.

HMI – Human-Machine Interface (людино-машинний зв'язок) – здійснює візуалізацію (відображення інформації) ходу технологічного процесу.

Input/Output – Входи/Виходи об'єкта керування являють собою датчики й виконавчі механізми (Д/ЇМ) конкретних технологічних установок і робочих машин.

2.3. Конструктивно-технологічна структура дсп

Конструктивна структура ДСП є розгалуженою та базується засадах стандартизації та уніфікації (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Структура ДСП.

УКТС (уніфікований комплекс технічних засобів) це сукупність різних типів технічних виробів, призначених для виконання різних функцій, але побудованих на основі одного принципу дії, що й мають однакові конструктивні елементи.

АКТС (агрегатний комплекс технічних засобів)це сукупність різних типів технічних виробів і приладів, взаємозалежних між собою по функціональному призначенню, конструктивному виконанні, виді живлення, рівню вхідних/вихідних сигналів, створювана на єдиній конструктивній і програмно-технічній базі по блочно-модульному принципу. Приклади відомих вітчизняних УКТС і АКТС (табл. 2.1).

ПТК (програмно-технічний комплекс) – це сукупність мікропроцесорних засобів автоматизації (програмувальні логічні контролери, локальні регулятори, пристрої зв'язку з об'єктом), дисплейних панелей операторів і серверів, промислових мереж, що зв'язують між собою перераховані компоненти, а також промислового програмного забезпечення всіх цих складових частин, призначена для створення розподілених АСК ТП у різних галузях промисловості. Приклади сучасних вітчизняних і закордонних ПТК.

Конкретні комплекси технічних засобів складаються із сотень і тисяч різних типів, типорозмірів, модифікацій і виконань приладів і пристроїв.

Тип виробу – це сукупність технічних виробів, однакових по функціональному призначенню, єдиного принципу дії, що мають однакову номенклатуру головного параметра.

Типорозмір – вироби того самого типу, але конкретні значення, що мають свої, головного параметра.

Модифікація – це сукупність виробів одного типу, що мають певні конструктивні особливості.

Виконання – конструктивні особливості, що впливають на експлуатаційні характеристики.

Таблиця 2.1. Комплекси ТЗА

Найменування

Состав устаткування

Область застосування

Агрегатні засоби контролю й регулювання (АСКР)

Перетворювачі; пристрою програмної обробки сигналів; засобу відображення інформації

Централізований контроль і регулювання безперервними й дискретними ТП

Агрегатний комплекс аналогових електричних засобів регулювання на мікроелементній базі (АКЭСР)

Пристрою введення/виводу;

регулятори; задатчики; функціональні блоки;

безконтактні НИМ

Локальні АСК,

АСК безперервними ТП

Агрегатний комплекс щитових електричних засобів регулювання (КАСКАД-2)

Аналогові й позиційні регулятори; допоміжні пристрої

Локальні АСК; системи централізованого контролю й регулювання

Комплекс ТС для локальних информационно- керованих систем (КТСЛИУС-2)

Пристрою перетворення сигналів; уведення/вивід інформації в процесор; ОЗУ й зовнішня пам'ять; контролери

Локальні АСК в складі АСК ТП для безперервних і дискретних ТП

Мікропроцесорні засоби диспетчеризації автоматики й телемеханіки (Мікродат)

Пристрою збору, первинної обробки, відображення й зберігання даних; цифрове, програмно-логічне керування

Розподілені безперервні й дискретні АСК ТП

Агрегатний комплекс щитових пневматичних засобів регулювання (СТАРТ)

Регулятори;, що показують прилади, що й реєструють; функціональні блоки

Пожароопасные

технологічні

процеси

Агрегатний функціонально-технічний комплекс пневматичних засобів (ЦЕНТР)

Пристрою контролю; Пі-регулятори; дистанційне керування ЇМ; пульти операторів

Агрегатний комплекс засобів збору й первинної обробки дискретної інформації (АСПИ)

Пристрою реєстрації, первинної обробки, збору й передачі інформації

АСК ТП і АСКП для збору й формування дискретної первинної інформації

Агрегатний комплекс засобів електровимірювальної техніки (АСЭТ)

Пристрою збору й перетворення інформації; комутатори; ЦАП і АЦП

Наукові дослідження, випробування; діагностика

Агрегатний комплекс засобів обчислювальної техніки ( АСВТ-М)

Пристрою безперервного керування й переробки, зберігання інформації, уведення/виводу на носії

АСК ТП і АСКП, пов'язані з обробкою великої кількості інформації

Агрегатний комплекс електричних виконавчих механізмів (АКЭИМ)

Виконавчі механізми, побудовані з уніфікованих блоків і модулів

АСК ТП у всіх галузях промисловості

Система стандартів визначає ті вимоги до приладів і засобам автоматизації, які забезпечують їхня сумісність в АСК ТП по певним основним ознакам (рис. 2.5).

Рис. 2.5. Стандарти ДСП

Обмін інформацією між технічними засобами ДСП реалізується за допомогою сигналів зв'язки й інтерфейсів.

В АСК найпоширеніші електричні сигнали зв'язку, гідностями яких є висока швидкість передачі сигналу, низька вартість і доступність джерел енергії, простота прокладки ліній зв'язку. Пневматичні сигнали застосовують в основному в нафтовій, хімічній і нафтохімічній промисловості, де необхідно забезпечити вибухобезпечність і не потрібне висока швидкодія. Гідравлічні сигнали в основному застосовують у гідравлічних системах, що стежать, і пристроях керування гідравлічними виконавчими механізмами.

Інформаційні сигнали можуть бути представлені в природному або уніфікованому виді. Природнім сигналом називається сигнал первинного вимірювального перетворювача, вид і діапазон зміни якого визначаються його фізичними властивостями й діапазоном зміни вимірюваної величини. Звичайно це вихідні сигнали вимірювальних перетворювачів, найчастіше електричні, які можна передати на невелику відстань ( до декількох метрів). Вид носія інформації й діапазон зміни уніфікованого сигналу не залежать від вимірюваної величини й методу виміру. Звичайно уніфікований сигнал одержують із природного за допомогою вбудованих або зовнішніх перетворювачів, що нормують.

Для прикладу розглянемо більш докладно інформаційну сумісність ТЗА по рівнях вхідних/вихідних уніфікованих сигналів, тобто сигналів дистанційної передачі інформації з уніфікованими параметрами, що забезпечують інформаційне сполучення (інтерфейс) між різними приладами, блоками й системами АСК ТП (рис.2.5, табл. 2.2).

Таблиця 2.2. Уніфіковані сигнали

Електричні сигнали

Пневматичні сигнали

Аналогові

Дискретні

Аналогові

Дискретні

= I [мА]

= U [мВ]

~ U [В]

~γ [кГц]

= U [В]

[кПа]

0 – 5;

-5 – +5;

4 – 20

0 – 10;

-10 – +10;

0 – 1000

0 – 2;

-1 – +1

0 – 8;

2 – 4;

0 – 100

для TTL:

«0» ≤ +0,4

«1» ≥ +2,4

для УСЭППА:

20 – 100

«0» ≤ 10

«1» ≥ 110

Енергетична сумісність ТЗА визначається стандартними рівнями живлення, використовуваними в сучасних загальнопромислових установках і технологічних машинах. У пневмоавтоматиці це наступні значення тиску стисненого повітря: Pпит  400 кПа – високий рівень; Pпит=150 кПа – середній, Pпит<10 кПа – низький рівень. В електроавтоматиці це наступні значення робочих напруг: для високовольтної апаратури Up 1000 B; для низьковольтної апаратури Up<1000 B, яке у свою чергу має кращі стандартні найпоширеніші значення:

- для силових ланцюгів ~ U: 220, 380, 440, 660 B, = U: 110, 220, 440 B;

- для ланцюгів керування ~ U: 24, 36, 110, 127 B, = U: 5, 6, 12, 24, 48 B.

Рис. 2.5. Класифікація уніфікованих інформаційних сигналів ДСП.

При створенні складних систем, особливо на базі мікропроцесорних пристроїв і обчислювальних засобів, обмін інформацією між технічними засобами верхнього рівня здійснюється за допомогою інтерфейсів. Інтерфейс - це сукупність програмних і апаратних засобів, що встановлюють пристроїв, що й реалізують взаємодію, що входять у систему, і призначених для збору, переробки й використання інформації.

Інтерфейс складається із програмної й апаратної частин. Програмна (інформаційна) частина визначає протокол (порядок) обміну сигналами й інформацією (алгоритми й тимчасові діаграми). Апаратна частина (інтерфейсні карти, плати) - здійснює інформаційний обмін керуючими, адресними й іншими сигналами між функціональними модулями.