Архив ZIP - WinRAR / 1-10 ответы ТЗА

1.Дати визначення ТЗА. Які елементи і пристрої входять до технічних, програмнотехнічних та загальносистемних засобів автоматики. З яких елементів автоматики можна побудувати одно контурну САПР.

2.Що призвело до необхідності створення ДСП? Ієрархія ТЗА ДСП. Основні принципи побудови ДСП.

3.Класифікація ТЗА ДСП та Конструктивно - технологічна структура ДСП.

4. Оптимізація номенклатури виробів ДСП. Агрегатування в ДСП. 2.3. Агрегатні і

програмно – технічні комплекси ДСП. Програмно– технічний комплекс «ОВЕН». Пограмно– технічний комплекс. «SIMATIC» (Siemens).

5.Сумісність виробів ДСП. Типові конструкції і уніфіковані сигнали ДСП.

6.Вимірювальні пристрої ДСП. Класифікація засобів вимірювання. Датчики та їхня структура.

7.Метрологічні характеристики датчиків

8.Компоненти вимірювальних пристроїв. Структура вимірювального пристрою прямої дії та вимірювальних приладів врівноважувального та диференціального типу, їхні похибки

9.Чотиритри- та двопровідні ліній зв’язку датчиків з пристроями автоматики

10.Особливості передачі сигналів струму і напруги в системах автоматики

11. Дати визначення ТЗА. Які елементи і пристрої входять до технічних, програмнотехнічних та загальносистемних засобів автоматики. З яких елементів автоматики можна побудувати одно контурну САПР.

Автоматика як самостійна галузь науки й техніки базується на найважливіших і загальноприйнятих поняттях і термінах.

Автоматика – галузь науки й техніки про принципи, методи й засобах керування технічними об'єктами й процесами без особистої участі людини.

Автоматизація – впровадження методів і засобів автоматики у виробничий процес. Залежно від виконуваних функцій автоматизація класифікується на наступні основні види: управління, регулювання, контроль, сигналізація, блокування, захист.

Керування – сукупність дій (операцій), спрямованих на підтримку функціонування об'єкта відповідно до заданої програми.

Автоматичне управління – виконання функцій управління без участі людини. Автоматичне регулювання – автоматична підтримка заданих значень параметрів

об'єкта (процесу), установлених технологічним регламентом; складова частина автоматичного керування.

Автоматичний контроль – автоматичне отримання й обробка інформації про фактичні значення параметрів об'єкта; є частиною автоматичного управління (регулювання).

Автоматичний захист – сукупність методів і засобів, що припиняють процес при виникненні передаварійних ситуацій.

Будь-яка функція автоматизації реалізується за допомогою відповідних технічних пристроїв.

Об'єкт автоматизації (управління) – виробнича установка (технологічна дільниця), де відбувається технологічний процес і параметрами якого необхідно управляти.

Система автоматики (управління) – сукупність автоматичних пристроїв і об'єкта автоматизації, що виконує завдання автоматичного управління об'єктом.

Автоматичний пристрій – технічний пристрій, що є частиною системи автоматики й виконуюче одну з її функцій.

Елемент автоматики – складова частина автоматичного пристрою, що виконує певну функцію із забезпечення працездатності пристрою. Іноді окремий елемент може виконувати цілком функцію автоматичного пристрою.

Технічні засоби автоматизації включають елементи й пристрою автоматики, використовувані в процесі автоматизації як самостійно, так і в складі систем.

1.2 Склад систем автоматики.

При створенні систем автоматичного управління використовуються різноманітні технічні засоби, які мають функціональне призначення і відповідають тим задачам та функціям, які вирішуються на певному рівні для конкретного об’єкта.

Типові засоби автоматизації можуть бути технічними, програмно-технічними і загальносистемними.

До технічних засобів автоматизації (ТЗА) відносять:

1.Технічні засоби для отримання інформації про стан технологічних параметрів об’єкту та технологічного обладнання. До них відносяться датчики та вимірювальні перетворювачі, які безпосередньо встановлюються на технологічному обладнанні для вимірювання тиску, температури,рівня, витрати, фізико-хімічних властивостей, стану обладнання та інше.

2.Технічні засоби призначені для відображення та реєстрації інформації на щитах оператора та диспетчерських пунктах. Це можуть бути показувальні та реєструвальні прилади, індикатори, сигнальні табло, мнемосхеми і таке інше.

3.Технічні засоби для реалізації алгоритмів автоматичного регулювання та логікопрограмного управління , в тому числі автоматичні регулятори.

4.Засоби оперативного управління, за допомогою яких оператор має можливість забезпечити дистанційне управління об’єктом безпосередньо з пульта оператора.

5.Перетворювачі сигналів однієї уніфікованої форми в іншу, які використовуються у разі необхідності узгодження роботи технічних засобів різних гілок ДСП, при використанні їх разом в одному контурі контролю або регулювання, та нормуючі перетворювачі, які призначені для перетворення сигналів від датчиків в уніфіковані сигнали.

6.Виконавчі механізми, які призначені для переміщення регулюючих органів відповідно з командою управляючого пристрою.

7.Регулювальні органи, які призначені для зміни витрати речовини або подачі енергії до об’єкту.

До програмно-технічних засобів автоматизації (ТЗА) відносять:

1.Програмувальні таймери;

2.Спеціалізовані обчислювальні пристрої, пристрої допроцесорної підготовки.

3.Аналого-цифрові й цифро-аналогові перетворювачі.

4.Програмовані логічні контролери (ПЛК).

5.Локальні-обчислювальні мережі.

До загальносистемних засобів автоматизації відносять:

1.Пристрої спряження й адаптери зв'язку.

2.Блоки пам'яті.

3.Магістралі (шини).

4.Пристрої загальносистемної діагностики.

5.Процесори прямого доступу для нагромадження інформації.

6.Пульти оператора.

12.Що призвело до необхідності створення ДСП? Ієрархія ТЗА ДСП. Основні принципи побудови ДСП.

Наприкінці 50-х років у СРСР була сформульована проблема створення єдиної для всієї країни Державної Системи промислових Приладів і засобів автоматизації (ДСП) –, що представляє раціонально організовану сукупність приладів і пристроїв, які задовольняють принципам типізації, уніфікації, агрегатування, і призначених для побудови автоматизованих систем виміру, контролю, регулювання й керування технологічними процесами в різних галузях промисловості.

Державна система промислових приладів і засобів автоматизації заснована на стандартних внутрішніх і зовнішніх зв'язках, раціональній структурі й конструктивних формах у модульно-блоковій побудові її функціональних пристроїв і передбачає їхнє агрегатування в комплексах вимірювальної, обчислювальної, аналітичної й інших видів техніки для побудови систем інформації, контролю, регулювання й управління.

Технічні засоби автоматизації є невід'ємною частиною державної системи промислових приладів (ДСП) і являють собою основу при реалізації інформаційнокеруючих систем у промисловій і непромислової сферах виробництва. Принципи організації ДСП значною мірою визначають зміст етапу проектування технічного забезпечення автоматизованих систем управління технологічними процесами (АСУ ТП). У свою чергу, основу ДСП становлять проблемно-орієнтовані агрегатні комплекси технічних засобів. Реалізація типових функцій АСУ ТП здійснюється в ДСП апаратними засобами, ієрархічна структура яких зображена на рис. 1.2.

Рис.1.2 Ієрархія технічних засобів автоматизації.

Засоби1-го рівня являють собою локальні АСР виконавчі пристрої, що включають у себе датчики й виконавчі пристрої. Засоби 2-го й 3-го рівнів виконують функції програмного управління, стабілізації режимів роботи технологічного об'єкта управління (ТОУ) і виводу на режим, включаючи ручне керування й програмно-логічне. Завдання дослідження ТОУ й оптимізації процесу керування вирішуються засобами 4-го рівня. За допомогою цих же засобів виконуються й функції представлення інформації й сервісні функції.

.Основи побудови ДСП

Систематичні принципи побудови ДСП регламентуються ГОСТ 26.207-83, серед яких можна виділити типізацію, уніфікацію і агрегатування.

Агрегатування – це розробка й використання обмеженої номенклатури типових уніфікованих модулів, блоків, пристроїв і уніфікованих типових конструкцій (УТК) для побудови безлічі складних проблемно-орієнтованих систем і комплексів за рахунок об’єднання уніфікованих блоків та модулів. Агрегатування дозволяє створювати на одній основі різні модифікації виробів, випускати ТЗА однакового призначення, але з різними технічними характеристиками.

Принцип агрегатування широко застосовується в багатьох галузях техніки (наприклад, агрегатні верстати й модульні промислові роботи в машинобудуванні, комп'ютери в системах керування й автоматизації обробки інформації й ін.).

Уніфікація – забезпечує інформаційну, конструктивну, метрологічну, експлуатаційну, програмну, енергетичну та надійністну сумісності. Однакові або різні за своїм функціональним призначенням пристрої, їх блоки й модулі, що є похідними від однієї базової конструкції, утворюють уніфікований ряд.

Типізація – ця обґрунтоване зведення різноманіття вибраних типів, конструкцій машин, устаткування, приладів, у визначені стандартом параметричні ряди. У процесі типізації розробляються й установлюються типові конструкції, що містять загальні для ряду виробів базові елементи й параметри, у тому числі перспективні.

13.Класифікація ТЗА ДСП та Конструктивно - технологічна структура ДСП.

Засоби ТЗА прийнято класифікувати за кількома ознаками:

1.Функціональними.

2.Енергією передачі сигналів.

3.Метрологічними властивостями (засоби вимірювань, інші).

4.Стійкістю до механічних впливів (звичайна або вібростійка).

5.За ступенем захисту (пилозахищене, водозахищене, стійке до агресивного середовища).

Увідповідності до ГОСТ 12997-84 увесь комплекс ТЗА за їхнім функціональним призначенням в САУ поділяють на наступні сім груп (рис.1.3).

Пристрої ДСП за родом використовуваної допоміжної енергії носія сигналів у каналі зв'язку, застосовуваної для приймання й передачі інформації й команд керування, діляться на електричні, пневматичні й гідравлічні, тому в структурі ДСП виділено відповідні гілки:

–електрична

–пневматична

–гідравлічна.

Вокремих видах виробів ГСП можуть бути використані й інші види енергії носіїв сигналів (акустична, оптична, механічна й ін.). До ДСП входять також пристрої, що працюють без використання допоміжної енергії (прилади й регулятори прямої дії).

АСУ ТП, що комплектуються з приладів електричної галузі, мають переваги по чутливості, точності, швидкодії дальності зв'язку, забезпечують високу схемну й конструктивну уніфікацію приладів. Застосування інтегральних мікросхем сприяє зменшенню габаритів і ваги приладів, скороченню кількості споживаної ними енергії, підвищенню їх надійності, розширенню їх функціональних можливостей (створення багатофункціональних приладів), дозволяє застосовувати при їхньому виготовленні сучасну прогресивну технологію. Застосування в АСУ ТП аналогових і цифрових мікросхем і мікропроцесорів особливо важливо в групі контрольно-вимірювальних приладів, тому що забезпечує можливість їх безпосереднього зв'язку з керуючої обчислювальною машиною.

Рис. 1.3 Класифікація ТЗА за функціональним призначенням в САУ:

СУ – система управління; ОУ – об'єкт управління; КЗ – канали зв'язку;ЗП – задавальні пристрої; ППІ – пристрої переробки інформації;ППП – підсилювально-перетворювальні пристрої; ПВІ – пристрої відображення інформації; ВМ – виконавчі механізми; РО – робочі органи; КП – контрольні пристрої; Д – датчики; ВП – вторинні перетворювачі.

Прилади пневматичної галузі характеризуються безпекою застосування в легкозаймистих і вибухонебезпечних середовищах, високою надійністю у важких умовах роботи, особливо при використанні в агресивній атмосфері. Вони легко комбінуються одине з одним. Однак пневматичні прилади уступають електронним у тих випадках, коли технологічний процес вимагає більших швидкодій або передачі сигналів на значні відстані.

Гідравлічні прилади дозволяють одержувати точні переміщення виконавчих механізмів при більших зусиллях.

1.6 Конструктивно - технологічна структура ДСП.

За конструктивно-технологічними ознаками засоби ДСП поділяються на ряд

Т

ипи

Рис.1.4 Конструктивно - технологічна структура ДСП.

АК (агрегатний комплекс технічних засобів) – це сукупність різних типів технічних виробів і приладів, взаємозалежних між собою за функціональним призначенням, конструктивним виконанням, виду живлення, рівню вхідних/вихідних сигналів, створена на єдиній конструктивній і програмно-технічній базі за блочно-модульним принципом.

УК (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.

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 АСУ ТП у різних галузях промисловості

Модифікація - сукупність виробів одного типу, що мають певні відмінності у конструкції, або у значеннях технічних параметрів.

Виконання – сукупність виробів одного типу, що мають певні конструктивні особливості, які впливають на експлуатаційні характеристики, наприклад тропічне виконання.

Типорозмір – поділ виробів одного типу за значенням геометричних розмірів.

14. Оптимізація номенклатури виробів ДСП. Агрегатування в ДСП. 2.3. Агрегатні і програмно – технічні комплекси ДСП. Програмно– технічний комплекс «ОВЕН». Пограмно– технічний комплекс. «SIMATIC» (Siemens).

Номенклатура виробів ДСП обчислюється тисячами одиниць. Скорочення номенклатури засобів автоматизації досягається шляхом об'єднання їх в окремі групи по функціональних ознаках. Тому для зменшення кількості виробів вдаються до її оптимізації. Один з напрямів оптимізації - це побудова рядів виробів ДСП. Методика побудови такого ряду містить:

-відбір основних параметрів приладів і пристроїв, що підлягають регламентації.

-виділення з їхнього числа головного параметра й встановлення найбільш раціонального розміру ряду приладів за цим параметром.

Розроблено параметричні ряди для первинних перетворювачів тиску, витрати, рівня, температури, електровимірювальних приладів, виконавчих механізмів.

Оптимізованим параметричним рядом виробів ДСП вважається множина згрупованих за функціональним призначенням ТЗ, впорядкованих за параметром оптимізації (наприклад температури), що перекриває заданий діапазон значень цього параметра при мінімізації витрат на виробництво. У якості діапазону вимірювань рекомендується вибирати числа з ряду чисел, побудованого на основі геометричної прогресії відповідно до ГОСТ 8032-56 2 «Найкращі числа та ряди найкращих чисел»: …0,63; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6; 2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3….

Ряд датчиків тиску MBS 3000 мають наступні діапазони вимірювань, які вибрані з ряду найкращих чисел:

0,00-10,00 bar

0.00-40.00 bar

0.00-60.00 bar

0.00-100.00 bar

0.00-160.00 bar

0.00-250.00 bar

0.00-400.00 bar

0.00-600.00 bar

2.2 Агрегатування в ДСП.

Агрегатування – це побудова функціонально складніших пристроїв з обмеженого набору простіших уніфікованих модулів методом нарощування та стикування. Є два способи агрегатування в ДСП. Модуль - уніфікований функціональний вузол, виконаний у вигляді самостійного виробу, установки тощо.

1.Технічний засіб з новими характеристиками створюється за рахунок агрегатного з’єднання уніфікованих елементів, модулів і блоків. Наприклад: ряди датчиків теплоенергетичних речовин з уніфікованим електричним або пневматичним сигналом.

2.У якості конструктивної основи використовується система уніфікованих типових конструкцій, призначених для застосування у якості несучих конструкцій пристроїв агрегатних комплексів у тому вимірювальної і обчислювальної техніки.

2.3. Агрегатні і програмно – технічні комплекси ДСП.

На підприємствах різних галузей промисловості ще в значній мірі розповсюджені і знаходять застосування агрегатні комплекси технічних засооів (КТЗ). Широке використання цих КТЗ поряд з мікропроцесорними засобами обумовлено насамперед високою надійністю, безконтактністю елементів, універсальністю, що дозволяє забезпечувати приймання сигналів від різних датчиків з уніфікованим і не уніфікованим виходом, практично необмеженою дальністю дії, значною швидкодією і зручністю в експлуатації, особливо там, де кваліфікація

обслуговуючого персоналу бажає кращого. За допомогою КТЗ для окремого технологічного об’єкта шляхом набору певної комбінації блоків, що залежить від вимог до якості регулювання, може бути утворена автоматична система управління будь-якої складності. При цьому можливе вирішення великої кількості сучасних задач автоматизації технологічних процесів, серед яких слід виділити наступні: регулювання заданого значення (стабілізація) параметра; регулювання співвідношення двох чи більшого числа параметрів; каскадне регулювання, уведення ручного завдання чи завдання, що може змінюватись автоматично; ручне керування процесом; підсумовування і розмноження сигналів, множення на коефіцієнт; статичну і динамічну корекцію; логічні переключення і синхронізацію переміщення виконавчих механізмів; обмеження діапазону зміни сигналів; розподіл, індикацію і гальванічне розділення сигналів; введення і вивід інформації для оператора, логічних пристроїв і керуючих обчислювальних комплексів; формування динамічних і логічних зв’язків поміж контурами управління.

Блоки КТЗ виготовляються підприємствами приладобудівної промисловості у вигляді конструктивно завершених виробів, які вмішують такі основні модулі: операційні підсилювачі, вузли гальванічного розділення, генератор і обмежувач сигналів, компаратор, джерела живлення. Крім цих поширених модулів у кожному блоці є і специфічні, які притаманні окремій його функціональній операції: релейний підсилювач, модулі динамічного перетворення, модуль уставки коефіцієнтів, тощо. Операційні підсилювачі застосовують найчастіше і містяться у значній частинприладів, а у деяких блоках їх встановлено по два та більше. Серед комплексів технічних засобів на цей час ще достатньо розповсюджені КТЗ електричної АКЕЗР, КАСКАД, КОНТУР і пневматичної СТАРТ дії.

Агрегатний комплекс аналогових електричних засобів регулювання на мікроелектронній базі (АКЕЗР)

Функціональний склад. Регулюючі пристрої аналогові й релейні (П, ПІ, ПІД). Функціональні перетворювальні пристрої. Допоміжні пристрої (оперативного керування, живлення).

Області застосування. АСУ безперервними й напівбезперервними технологічними процесами, що включають у себе складні перехресні зв'язки й каскадні схеми регулювання

Агрегатний комплекс засобів контролю й регулювання (АЗКР).

Функціональний склад. Центральні пристрої обробки інформації (аналого-цифрового перетворення, програмної обробки дискретної інформації). Пристрій перетворення інформації в аналоговій формі. Пристрою ущільнення інформації й передачі її по каналах зв'язку. Пристрою зв'язку з оператором. Установки безперервного вибіркового контролю й позиційного регулювання, многоточечной цифрової реєстрації, централізованого контролю й багатоканального регулювання.

Області застосування. Централізований контроль і керування роботою перекачувальних агрегатів для магістральних газопроводів, турбо- і гідрогенераторів, циклічних агрегатів текстильних виробництв, процесів вирощування моно- і полікристалів, регулювання термоконстантних приміщень.

Агрегатний комплекс щитових електричних засобів регулювання «Каскад-2»

Функціональний склад. Регулюючі аналогові й релейні пристрої. Функціональні блоки. Допоміжні пристрої.

Області застосування. Локальні й централізовані системи контролю й автоматизації з відносно невеликим числом контрольованих параметрів.

Мікропроцесорні засоби диспетчеризації, автоматики, телемеханіки (мікродат)

Виконувані функції. Збір, зберігання й первинна обробка технологічної інформації. Пряме цифрове регулювання, цифрова корекція установок локальних регуляторів. Програмнологічне керування. Ручне введення й відображення технологічної інформації. Активний пристрій зв'язку УОМ із об'єктом і оперативним персоналом. Керування виконавчими пристроями об'єкта.

Області застосування. Розподілені АСУ ТП у чорній і кольоровій металургії, хімії й нафтохімії, в енергетиці, машинобудуванні й приладобудуванні. У непромисловій сфері: комунальне господарство, транспорт, контроль навколишнього середовища.