2.2 Разработка структурной схемы системы управления

В современном машиностроении объект автоматизации в общем случае состоит из нескольких в большей или меньшей степени связанных друг с другом участков управления. Участки управления физически могут быть представлены в виде отдельных установок, агрегатов, и т.д.

В первую очередь, система управления в зависимости от важности регулируемых параметров, круга работников эксплуатационного персонала, которым необходимо знать их значения для осуществления оптимального управления объектом, в общем случае должна обеспечить разные уровни управления объектом автоматизации, т.е. состоять из нескольких пунктов управления, в той или иной степени связанных друг с другом.

С учетом изложенного структуры современных систем управления объектом автоматизации могут быть в частных случаях одноуровневыми централизованными, одноуровневыми децентрализованными и многоуровневыми. Одноуровневые системы управления, в которых управление объектом осуществляется с одного пункта управления, называются централизованными. Одноуровневые системы управления, в которых в которых отдельные части сложного объекта управляются из самостоятельных пунктов управления, называются децентрализованными.

Одноуровневые централизованные системы управления применяются в основном для управления относительно несложными объектами или объектами, расположенными на небольшой территории. Большинство промышленных объектов в настоящее время представляют собой сложные комплексы, отдельные части которых расположены на значительном расстоянии друг от друга. Кроме основных технологических установок объекты имеют большое количество вспомогательных установок-подобъектов (промышленные котельные, компрессорные, насосные станции оборотного водоснабжения, котлы-утилизаторы, очистные сооружения и т.д.), которые необходимы для обеспечения технологических установок всеми видами энергии, а так же утилизации и нейтрализации остаточных продуктов технологического процесса.

Если управление такого комплексного объекта построить на одноуровневой централизованной системе, то намного усложнятся коммуникации системы управления, резко увеличатся затраты на её сооружение и эксплуатацию, центральный пункт управления получится громоздким. Переработка информации, большая часть которой является ненужной для непосредственного ведения технологического процесса, представляет собой большие затруднения. Удаленность пункта управления от того или иного управляемого объекта затрудняет принятие оперативных мер по устранению тех или иных неполадок. В этом случае более приемлемой становится одноуровневая децентрализованная система управления.

Однако с помощью одноуровневых систем не всегда представляется возможным оптимально решить задачи управления технологическими процессами. Это в первую очередь относится к сложным технологическим процессам. Тогда целесообразно переходить к многоуровневым системам управления.

АСУ ТП классифицируются на уровни классов 1, 2 и 3. К классу 1 (АСУ ТП нижнего уровня) относятся АСУ ТП управляющие агрегатами, установками, участками производства не имеющими в своем составе других АСУ ТП. К классу 2 (АСУ ТП верхнего уровня) относятся САУ ТП, управляющие группами установок, цехами, производствами, в которых отдельные агрегаты, установки имеют свои собственные системы управления не оснащенные АСУ ТП класса 1. К классу 3 (АСУ ТП многоуровневые) относятся АСУ ТП объединяющие в своем составе АСУ ТП 1 и 2 классов и реализующие рассогласованное управление, отдельными технологическими установками или их совокупностью (цехом, производством).

Построение систем автоматизации по уровням управления определяется как требованиями по снижению трудозатрат на их реализацию, так и конкретными задачами управления технологическими объектами.

Система автоматизации структурно может быть представлена по-разному. В общем случае любая система может быть представлена конструктивной, функциональной или алгоритмической структурой. В конструктивной структуре каждая часть представляет собой самостоятельное конструктивное целое. В функциональной структуре каждая часть предназначена для выполнения определенной функции, в алгоритмической – для выполнения определенного алгоритма преобразования входной величины, являющегося частью алгоритма функционирования системы в целом.

Основным техническим документом, определяющим структуру отдельных узлов автоматического контроля, управления и регулирования технологического процесса и оснащение объекта управления средствами автоматизации является структурная схема.

Структурная схема представляет собой чертёж, на котором схематически условными обозначениями изображаются: технологическое оборудование, коммуникации, органы управления и средства автоматизации (приборы, регуляторы и т.д.) с указанием связей между технологическим оборудованием и элементами системы управления, а также связей между отдельными элементами системы.

Новая система управления будет иметь трехуровневую структуру. На нижнем уровне, расположены элементы электроавтоматики, ДОС, исполнительные устройства. Средний уровень осуществляет управление технологическим оборудованием по заданной программе. Программу можно изменить, при необходимости. Для этого предназначен верхний уровень. С помощью специальной программы можно переписать алгоритм работы установки. Это является большим преимуществом, по сравнению с предыдущей системой управления. Также на верхнем уровне осуществляется контроль за ходом испытаний в режиме реального времени.

Устройством управления является программируемый контроллер. Сигналы с дискретных датчиков поступают на модуль дискретного ввода. Для управления гидроклапанами используется промежуточные контакторы и модуль дискретного вывода. Задание скорости для регулируемых электроприводов осуществляется через модуль дискретного вывода. Индикация срабатывания датчиков, исполнительных механизмов, а также режимов работы стана выполнена через модуль дискретного вывода.