книги / Разработка концепции и требований к системам управления технологическими процессами. Примеры отдельных технических решений

аппарата блокируется возможность включения мешалки; при превышении ПДК или взрывоопасной концентрации паров в воздухе принудительно включится вентиляция и т.п.

Современные системы защиты и блокировки базируются на средствах и элементах КИПиА, вычислительной техники и управляемых ими исполнительных устройствах.

Система ПАЗ обычно реализуется совместно с системой сигнализации и срабатывает, как правило, совместно с противоаварийной сигнализацией. Система блокировок может также сопровождаться сигнализацией состояния оборудования.

При разработке АСУТП необходимо рассмотреть:

1)при каких ситуациях необходимо реализовать автоматическую защиту и блокировку;

2)какие действия должны быть выполнены для предотвращения аварийной ситуации;

3)при каких численных значениях технологических параметров должна реализоваться защита или блокировка.

Необходимо учитывать, что для технологических объектов разных категорий опасности способы реализации технологической защиты могут отличаться.

11.Оформление результатов анализа технологического

объекта

Результаты анализа технологического объекта и выбора всех контролируемых, регистрируемых параметров, порогов сигнализации, действия технологической защиты, управляемых параметров, а также указание функций АСУТП и особенностей их реализации сводятся в таблицу параметров (табл. 1).

На основании таблицы параметров выполняются последующие пункты раздела.

21

22

Таблица 1

Пример оформления таблицы параметров

Окончание табл. 1

23

12. Выбор методов и средств измерения технологических параметров

Для получения достоверной и актуальной информации о технологическом объекте управления необходимо грамотно определить, с помощью каких измерительных средств эта информация будет предоставляться как оператору, так и в про- граммно-технический комплекс АСУТП.

Выбор методов измерения

Для получения достоверной информации об объекте управления необходимо определить метод измерения, позволяющий для данного параметра, условий и диапазона изменения получать информацию требуемой точности.

При выборе метода измерений следует руководствоваться следующими показателями.

Требуемая точность результатов измерений.

По точности получаемых результатов измерения можно разделить на три группы:

1.Точные (прецизионные) измерения. Результат измерения имеет максимальную возможную при существующем уровне измерительной техники точность. Обычно для задач контроля и управления технологическими процессами измерения с такой точностью непроводят, что связано свысокой стоимостью измерений.

2.Контрольно-поверочные измерения. Измерения, погрешность результата которых не должна превосходить некоторого

заданного значения. Такие измерения обычно выполняются

вповерочных контрольно-измерительных лабораториях.

3.Технические измерения. Измерения, при которых погрешность результата определена характеристиками измерительных

устройств. Такие измерения наиболее часто используются в АСУТП.

24

Технические измерения – самые распространенные и наиболее используемые. К ним относятся лабораторные измерения, производственные, приемно-сдаточные и эксплутационные измерения, проводимые для обеспечения необходимого режима работы различных объектов и устройств.

По способу получения результатов различают следующие виды измерений:

1. Прямые измерения. К ним относятся измерения, результат которых получается непосредственно из опытных данных измерения. Прямое измерение условно можно выразить формулой Y = kХ, где Y – искомое значение измеряемой величины; Х – значение, непосредственно получаемое из опытных данных. Например, измерения различных физических величин при помощи приборов(ток – амперметром, температура – термометром).

2. Косвенные измерения. Измерения, при которых искомое значение величины находят на основании известной зависимости между этой величиной и величинами, подвергаемыми прямым измерениям. Числовое значение измеряемой величины оп-

ределяют путем вычисления по формуле Y = f (X ), где Y – ис-

комое значение измеряемой величины; X – вектор значений измеренных величин (например, P =UI – в цепях постоянного тока).

3. Совокупные измерения. Измерения, при которых искомые значения величин определяются путем решения системы уравнений, связывающих значения искомых величин с непосредственно измеренными величинами, т.е. путем решения системы уравнений.

Основные факторы, влияющие на выбор метода измерений:

1.Возможность измерить исследуемый параметр (технологический режим объекта).

2.Тип параметра, который надо измерить.

3.Продолжительность (или периодичность) измерений.

25

4.Удобство для проведения измерения (габаритные размеры, масса).

5.Нужная точность измерений. Допускаемая погрешность измерений.

Ниже представлены примеры современных методов измерений различных технологических параметров, используемых

вАСУТП.

Примечание к выполнению раздела ВКР. Необходимо дать обоснованный выбор примененных методов измерения.

26

Выбор средств измерения

После выбора метода измерения необходимо определить, с помощью каких технических средствбудет реализован этотметод.

Выбор средств измерений производится по стандартам и техническим условиям на конкретные средства измерений для нормальных условий их применения, отраженных в ГОСТ 8.050, ГОСТ 8.395, ГОСТ 15150 и технических условиях на средства измерений.

Нормальными условиями измерений принято считать условия измерений, характеризуемые совокупностью значений или областей значений влияющих величин, при которых изменением результата измерений пренебрегают вследствие малости. Нормальные условия измерений устанавливаются в нормативных документах на средства измерений конкретного типа или по их поверке (калибровке).

Главным критерием выбора средств измерений является соответствие средств измерения требованиям достоверности измерений, получения настоящих (действительных) значений измеряемых величин с заданной точностью при минимальных временных и материальных затратах.

При выборе средств измерения необходимо учитывать следующие факторы и требования:

1. Законодательные и организационные требования.

•Наличие разрешительной документации (сертификатов). Используются средства измерения, имеющие отметку органов Государственной метрологической службы о прохождении обязательных государственных испытаний (в том числе для импортируемых средств измерений).

•Средства измерения должны быть сертифицированы для данного вида измерения. Например, актуально для коммерческого учета ресурсов, задач противоаварийной защиты.

•Предпочтительно использовать стандартизированные средства измерения; средства измерения, аналогичные уже используемым на предприятии.

27

2. Метрологические требования.

•Требуемая точность измерения. Класс точности прибора должен быть таким, чтобы погрешность измерения лежала в допустимом диапазоне.

•Метод измерения, обеспечивающий требуемую точность

внеобходимом диапазоне.

•Номинальное значение измеряемой величины.

•Допустимые отклонения на параметры. Определяется величина разности между максимальным и минимальным значением измеряемой величины (минимальное и максимальное значения параметра). Измерительный прибор должен работать во второй трети своей шкалы. При этом учитываются не номинальные значения параметра, а технически возможные (например, аварийные значения).

•Определяется методика выполнения измерений и достоверности контроля результатов измерения.

3. Условия проведения измерений.

•Защищенность от воздействия окружающей среды (попадание твердых тел и воды).

•Климатические условия применения и климатическое исполнение прибора.

•Взрывозащита приборов.

•Защита от агрессивных сред. Определяется материалом и конструкцией элементов прибора.

•Стойкость к вибрации.

•Стойкость к воздействию электромагнитных полей.

4. Технические требования АСУТП.

•Эргономические требования. Учитывается удобство использования прибора для проведения измерения (габаритные размеры, масса, крепление).

•Допустимая продолжительность измерений. Необходимо учитывать, насколько будут актуальны результаты измерения, например в быстропротекающих процессах.

28

•Требования к форме фиксации и способу передачи результатов измерения (аналоговая, дискретная, цифровая, анало- го-цифровая формы и др.).

•Предполагаемая форма использования прибора (автономно, в составе автоматизированной системы и др.).

•Надежностные характеристики.

5. Экономические требования.

•Учет стоимости прибора.

•Стоимость обслуживания, проведения поверок.

•Стоимость комплектации и хранения ЗИП.

13.Выбор алгоритмов управления технологическими параметрами и определение управляющих воздействий

Вданном разделе необходимо определить управления, оказываемые на технологический процесс и их вид.

Управление каким-либо объектом – это воздействие на него

сцелью обеспечения требуемого хода процессов в объекте или требуемого изменения его состояния.

Впроцессе управления технологическим объектом, технологическим процессом, производством выполняются следующие операции:

1)получение информации о состоянии объекта управления

спомощью средств и систем автоматического контроля;

2)обработка и анализ полученной информации, благодаря которым формируется решение о характере воздействия на управляемый объект;

3)реализация принятого решения с помощью устройств, непосредственно воздействующих на объект (например, путем изменения материальных или энергетических потоков).

Вторая и третья операции управления осуществляются с помощью систем автоматического управления (САУ) и автоматизированных систем управления (АСУ). Также для управления

29

процессами используются автоматические системы управления (АСР), которые являются частным случаем САУ. Назначение АСР состоит в поддержании без участия человека заданных значений физических величин, характеризующих протекание технологического процесса или изменение их по определенному закону (программе, алгоритму).

Автоматическое управляющее устройство осуществляет воздействия на ТОУ в соответствии с алгоритмом управления. Большая группа таких устройств, вырабатывающих управляющие воздействия в результате сравнения фактического (измеренного) и заданного значений управляемой величины, носит название автоматических регуляторов.

Для того чтобы грамотно выбрать систему управления, необходимо четко знать, как себя будет вести рассматриваемый объект и какое управление необходимо использовать.

Любая система управления состоит из двух взаимодействующих между собой частей: объекта управления и устройства управления.

Объект управления – это техническая установка или технологическая цепь установок, физико-химическим процессом в которой управляют с помощью специальных технических средств.

Под устройством управления в данном случае принимаем то, что вырабатывает управляющее воздействие.

Объект управления (рис. 1) имеет входные и выходные сигналы (технологические параметры), возмущающие и управляющие воздействия.

Технологические параметры – это физико-химические величины, характеризующие состояние технологического процесса в объекте управления (например, температура, давление, расход и т.д.).

Регулируемый параметр (выходной сигнал объекта управления) – это технологический параметр, величиной которого управляют с помощью специальных технических средств. Число

30