Описание систем автоматизации с применением структурных схем и таблиц информационного обеспечения

Для общего описания существующих или проектируемых систем автоматизации технологических объектов принято использовать блок-схемы и таблицы информационного обеспечения (рис.9 и табл.7), которые отражают структуру системы, ее основные узлы и взаимосвязи между ними, измеряемые параметры и способы воздействия на объект при решении задач управления, защиты и блокировки.

На рис.9 приведена структура системы контроля и управления тепловым режимом одной из ячеек колодца, предназначенного для нагрева крупных стальных слитков под прокатку. Управление режимом работы колодца, как и многими другими технологическими агрегатами, осуществляется путем стабилизации или нужного изменения во времени материально-тепловых балансов объекта управления.

Таблица 6

Примеры условных изображений некоторых приборов

Наименование аппаратуры	Вариант а	Вариант б
Термопреобраэователи с унифицированным выходным, сигналом (а) и естественным выходным сигналом (б)
Датчикй-реле давления с сигнальным устройством (а) и без такого устройства (б)
Прибор, регистрирующий температуру одноканальный со станцией управления (а) и многоканальный без станции управления (б)
Регулятор расхода со станцией управления (а) и без станции управления (б)
Задатчикя со встроенным индикатором (а) и без индикатора (б)
Блок управления с индикатором (а) и ручной переключатель или кнопочная станция (б)
Прибор для регистрация температуры со встроенным задатчиком и сигнальным устройством
Дисплейный модуль
Пускатели и тиристорные усилители мощности

Рассматриваемая система автоматизации решает следующие задачи.

1. Обеспечение безопасности технологических операций и надежности работы агрегата с использованием узлов блокировки, защиты, ручного дистанционного управления и аварийно-предупредительной сигнализации. Эти устройства обозначены на рис.9 символами Б, З, ДУ и А_i. При открывании крышки колодца снижается до минимума подача газа и воздуха, а также прикрывается дымовой шибер. Предусмотрена защита металлического рекуператора от перегрева за счет пропуска продуктов горения через обводящий боров. Для перемещения крышки колодца используется система дистанционного управления. При открывании крышки, снижаются давление газа и расход компрессорного воздуха, прикрывается шибер, подаются звуковые и световые сигналы.

2. Автоматическое измерение и цифровая регистрация всех контролируемых параметров (см.табл. 7). Системы контроля отдельных величин обозначены символом Х_i, а для логико-математического анализа собираемой информации и отображения результатов используются программируемый микроконтроллер ПМК и дисплейный модуль ДМ.

3. Автоматическая стабилизация основных параметров работы агрегата – температуры и давления в ячейке колодца (Т_я и Р_я), соотношения расходов газа и компрессорного воздуха (F_г , F_кв). Системы автоматического регулирования обозначены символом АР.

Значения параметров задаются технологами и могут корректироваться ПМК при изменении режима прокатного стана или исходя из результатов моделирования процесса нагрева слитков.

4. Осуществление требований технологической инструкции по нагреву слитков разного размера и химического состава, согласование работы колодца с режимом прокатки и решение задач оптимизации – снижение удельного расхода топлива и потерь металла от окисления. Реализация этих задач основана на использовании информационных технологий и средства вычислительной техники (программируемых микроконтроллеров, микро- и мини-ЭВМ).

Таким образом, применение структурных схем и таблиц информацион­ного обеспечения позволяет кратко, но достаточно полно описывать системы автоматизации разных технологических процессов и агрегатов.

Без использования структурных схем невозможно описывать АСУ ТП сложных технологических комплексов и их информационно-метрологичес­кого обеспечения.

В качестве примера на рис. 10 изображена структура информационного обеспечения современной доменной печи, оснащенной АСУ ТП. С помощью подсистем управления (ПУ-), основанных на использовании своих микропроцессорных комплексов, и химической лаборатории собирается нужная информация. По способам контроля, месту и методам первичной обработки собираемая информация разбита на восемь групп (Х₁…Х₈), которые образуют массив текущих данных о ходе плавки и работе печи.

Таблица 7 Информационное обеспечение технологического процесса нагрева стальных слитков в ячейке колодца (см. рис.9)
№ п/п	Контролируемый параметр, его условное обозначение и единица измерения	Верхний предел измерения	Измерительный преобразователь	Использование информации для решения задач управления
	Температура в ячейке колодца Тя , ^0С		ТПР-0192	Управление тепловым режимом
	Давление в ячейке колодца Ря, Па		Сапфир – – 22М-ДИВ	Управление газодинамическим режимом
	Расход газа на ячейку колодца Fг , м^3/ч		Сапфир- – 22М-Ех-ДД	Регулирующее воздействие при управлении тепловым режимом
	Расход компрессорного воздуха Fкв, кПа		Сапфир – -22М- ДД	Управление процессом горения
	Давление природного газаРг, кПа,		Сапфир – - 22М-Ех-ДИ	Сигнализация при отклонении от нормы
	Давление компрессорного воздуха Ркв, кПа		Сапфир – - 22М- ДИ	Отсечка газа при падении давления компрессорного воздуха
	Температура основного воздуха Тв, ^0С		ТХА-0192	Анализ теплового режима колодца
	Температура компрессорного воздуха, Тв, ^0С		ТХА-0192	Контроль работы рекуператора
	Температура дыма перед шибером, Тд, ^0С		ТХА-0192	Анализ теплового режима колодца
	Температура передней стенки металлического рекуператора, Тр, ^0С		ТХА-0192	Защита рекуператора от перегрева путем снижения прохода через него дыма
	Разрежение в борове Рб, Па	-200	Сапфир – - 22М- ДИВ	Контроль системы дымоудаления
	Химсостав дымовых газов: содержание О2 , % сумма СО+Н2+СН4, %		АКГ-2	Корректировка соотношения «топливо-воздух» при управлении процессом горения
	Положение крышки колодца	-	КВДЗ-24	Снижение расходов газа и воздуха, прикрытие шибера при открывании крышки колодца. Сигнализация

Методами логико-математического анализа осуществляется проверка достоверности исходных данных. Если из-за сбоев в работе систем контроля отдельные данные вызывают сомнение, то используется ре­зервная информация о базовых или предыдущих значениях переменных. Цикл обработки данных завершается формированием двух массивов:

· массива достоверных данных, пригодных для расчета обобщенных и других показателей, необходимых для ведения плавки технологами и ре­шения задач управления методами математического моделирования;

· общего массива всех собираемых данных с индексацией сомнительных величин, который используется для диагностики систем контроля и выявления предаварийных ситуаций.

Для решения сложных задач методами моделирования необходимы так­же нормативно-справочная информация ("НСИ"), сопоставимые данные ("СД") за предыдущий период работы печи и исходные данные по плани­рованию доменного производства ("ПД").

Результаты анализа информации и решения задач управления сообщается технологам через систему отображения информации (СОИ).

Дата добавления: 2015-08-18