Тема: Українські землі в епоху Нового часу. Виникнення козацтва. Гетьманщина. (6 годин).

Дата добавления: 2015-08-31; просмотров: 519

Этапы развития технических средств автоматизации. Развитие технических средств автоматизации является сложным процессом, в основе которого лежат экономические интересы и технические потребности автоматизируемых производств, с одной стороны, и те же интересы и технологические возможности производителей технических средств автоматизации, – с другой. Первичным стимулом развития является повышение экономической эффективности работы предприятий, благодаря внедрению новых, более совершенных технических средств автоматизации.

В развитии экономических и технических предпосылок внедрения и использования автоматизации технологических процессов (ТП) можно выделить следующие этапы:

1. Начальный этап, для которого характерны избыток дешевой рабочей силы, низкая производительность труда, малая единичная мощность агрегатов и установок. Благодаря этому самое широкое участие человека в управлении ТП, т.е. наблюдение за объектом управления, а также принятие и исполнение управляющих решений, на данном этапе было экономически оправданным. Механизации и автоматизации подлежали только те отдельные процессы и операции, управление которыми человек не мог осуществлять достаточно надежно по своим психофизиологическим данным, т.е. технологические операции требовавшие больших мускульных усилий, быстроты реакции, повышенного внимания и др.

2. Переход к этапу комплексной механизации и автоматизации производства произошел благодаря росту производительности труда, укрупнению единичной мощности агрегатов и установок, развитию материальной и научно–технической базы автоматизации. На этом этапе, при управлении ТП человек–оператор все более занимается умственным трудом, выполняя разнообразные логические операции при пусках и остановах объектов, особенно при возникновении всевозможных непредвиденных обстоятельств, предаварийных и аварийных ситуаций, а также оценивает состояние объекта, контролирует и резервирует работу автоматических систем. На данном этапе формируются основы крупносерийного производства технических средств автоматизации, ориентированного на широкое применение стандартизации, специализации и кооперации. Широкие масштабы производства средств автоматизации и специфика их изготовления приводят к постепенному выделению этого производства в самостоятельную отрасль.

3. С появлением управляющих вычислительных машин (УВМ) начинается переход к этапу автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП), совпавший с началом научно–технической революции. На данном этапе становится возможной и экономически целесообразной автоматизация все более сложных функций управления, осуществляемая с использованием УВМ. Но, поскольку УВМ тогда были весьма громоздкими и дорогими, то для реализации более простых функций управления достаточно широко применялись и традиционные аналоговые устройства автоматики. Недостатком таких систем была их невысокая надежность, т.к. вся информация о ходе ТП поступает и обрабатывается УВМ, при выходе которой из строя, ее функции должен был взять на себя оператор–технолог, контролирующий работу АСУТП. Естественно, что в таких случаях качество управления ТП значительно снижалось, т.к. человек не мог осуществлять управление столь же эффективно, как УВМ.

4. Появление относительно недорогих и компактных микропроцессорных устройств позволило отказаться от централизованных систем управления ТП, заменив их распределенными системами, в которых сбор и обработка информации о выполнении отдельных взаимосвязанных операций ТП, а также принятие управленческих решений осуществляется автономно, локальными микропроцессорными устройствами, получившими название микроконтроллеров. Поэтому надежность распределенных систем значительно выше, чем централизованных.

5. Развитие сетевых технологий, позволившее связать в единую корпоративную сеть многочисленные и удаленные друг от друга компьютеры, с помощью которых осуществляется контроль и анализ финансовых, материальных и энергетических потоков при производстве предприятием продукции, а также управление ТП, способствовало переходу к интегрированным системам управления. В этих системах с помощью весьма сложного программного обеспечения совместно решается весь комплекс задач по управлению деятельностью предприятия, включая задачи учета, планирования, управления ТП и др.

6. Повышение быстродействия и других ресурсов микропроцессоров, используемых для управления ТП, позволяет в настоящее время говорить о переходе к этапу создания интеллектуальных систем управления, способных принимать эффективные решения по управлению предприятием в условиях информационной неопределенности, т.е. нехватке необходимой информации о факторах, влияющих на его прибыль.

Тема 2. Структура комплекса АСУТП.

Рассмотрим типовую структуру комплекса автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУТП), характерную для различных отраслей промышленного производства.

Эта структура должна содержать следующие подсистемы:

1. Полевое оборудование, включающее в себя интеллектуальные средства измерения, контроля, регулирующие отсечные и запорные клапаны, электроприводы.

2. Кабельные линии связи, кроссовое оборудование.

3. Барьеры искробезопасности, нормирующие преобразователи.

4. Программируемые контроллеры, модули ввода - вывода аналоговых и дискретных сигналов.

5. Операторские станции – компьютеры, устройства на магнитных носителях, мониторы, печатающие устройства и так далее.

6. Кабельные, оптоволоконные и радиоканалы связи.

7. Система пожарной автоматики и контроля загазованности.

8. Система бесперебойного электропитания.

При построении АСУТП 70 – 80 % стоимости приходится на полевое оборудование. При построении АСУТП рекомендуется максимально использовать приборы, максимально использовать интеллектуальное оборудование, использовать fieldbus.

Полевое оборудование. При строительстве новых объектов необходимо использовать современные интеллектуальные приборы. Необходимо сокращать разнообразие типов измерительных приборов и оценивать трудозатраты на их обслуживание.

Рассмотрим рекомендации по измерительным приборам:

1. Измерение температур. В качестве преобразователей температуры рекомендуется использовать измерительные преобразователи с токовым выходом 4 - 20 мА, работающие в комплекте с платиновыми терморезисторами или термопарами. Предпочтение надо отдавать измерителям, сделанным в единой сборке с чувствительным элементом и установленным непосредственно на объекте. Исключения могут составлять только преобразователи, работающие в агрессивной среде. Измерительные преобразователи должны иметь искрозащищенный выход 4 - 20 мА.

2. Измерение расхода. Используется метод измерения расхода с использованием диафрагмы. Измерение уровня производится буйковыми датчиками, ультразвуковыми, датчиками давления и т.д. В нефтегазовой промышленности используются сигнализаторы уровня и содержания воды в нефти. Сигнализаторы взрывоопасной концентрации газов, датчики содержания кислорода в дымовых газах.

3. Регулирующие отсечные клапаны. Применяемые клапаны по своему назначению делятся на три группы:

а) регулирующие;

б) отсечные в схемах блокировки;

в) отсечные, используемые для дистанционного управления в качестве запорных органов.

Кабели оптические.Как только не называют их, эти кабели! И волоконно-оптические, и оптиковолоконные, и файбер-оптик, и даже ВОЛС. Между тем, еще с начала семидесятых они носят красивое имя - оптические. И действительно, есть только два широких класса кабелей связи - электрические иоптические. (Это - как разделы физики: электричество и оптика, очень просто). И передают они, соответственно, электрические и оптические сигналы.

Задуманы оптические кабели очень давно, но не было подходящих материалов. Наконец, в начале 70-х годов, после многолетних и трудоемких поисков, было создано волокно с потерями света при передаче менее 20 дБ/км. С тех пор, около четверти века, оптоволокно покоряет просторы Земли на суше и на море. Сначала были проложены соединительные линии между АТС в городах, а затем началось строительство междугородных и международных оптических кабельных магистралей. В последнее десятилетие массово строят межматериковые линии, причем Россия принимает в этом деле достаточно большое участие, чему пример - Транссибирская оптическая магистраль.

Распределенные системы управления. Распределенная система управления состоит из нескольких компонент – одна или несколько операторских станций и несколько станций управления. Рассмотрим функции, выполняемые операторской станцией:

1. Отображение информации об управлении технологическим объектом на экране, ввод команд при помощи клавиатуры, печать отчетов о состоянии технологического объекта.

2. Регистрация отклонений параметров технологического объекта.

3. Выполнение математических расчетов, долговременное хранение информации, обмен информацией со станциями управления и обмен с вышестоящими системами управления.

Станции управления технологическим процессом выполняют следующие функции:

1. Ввод сигналов от датчиков, установленных на объекте управления.

2. Логическая или арифметическая обработка сигналов, вывод управляющих воздействий.

3. Регулирование, включение – выключение.

В качестве аппаратуры для построения операторских станций рекомендуется использовать компьютеры на базе процессоров Intel (IBMсовместимые компьютеры). Компьютеры IBM делятся на две группы: офисные и промышленные. Промышленные компьютеры имеют конструкцию, защищающую их от вредных воздействий окружающей среды ( колебания температуры, запыленность и загазованность воздуха, вибрации и так далее ). Вследствие этого промышленные компьютеры стоят дороже офисных. В настоящее время на рынке очень много различных компьютеров. Одно из существенных их различий – тип шины. Есть шины офисные и промышленные.

Исполнительные механизмы.Исполнительные механизмы (ИМ) являются одними из последних звеньев систем автоматического регулирования и управления и обычно предназначены для управления регулирующими органами, непосредственно воздействующими на режимы работы объектов управления. Регулирующими органами могут быть различного рода дроссельные заслонки, клапаны, задвижки, шиберы, направляющие аппараты и другие элементы, способные производить изменение количества энергии или рабочего вещества, поступающего в объект управления. При этом перемещение рабочих органов может быть как поступательным, так и вращательным в пределах одного или нескольких оборотов.

В промышленном и сельскохозяйственном производстве можно встретить самые разнообразные по своей природе потоки веществ, и для каждого применяется соответствующий его характеру регулирующий орган.

Для твердых веществ штучного вида (например, корнеклубнеплоды) используются скребковые или ленточные питатели, для волокнистых веществ (солома, силос) – биттерные питатели, для мелких хорошо сыпучих (зерно, гранулы) – тарельчатые питатели и заслонки. Потоки смесей твердых веществ различной консистенции регулируют специальными устройствами, например, двух вальными шнеками.

Устройства для регулирования потока жидких веществ выбирают в зависимости от их вязкости. Для тестообразных (навоз, кормосмеси) используют шнековые или скребковые питатели, для полужидких (кормосмеси 70 % влажности) – насосные установки, для жидких (вода) – насосы, клапаны, задвижки.

Потоки газообразных веществ регулируют включением или отключением компрессорных или вентиляционных установок, а также при помощи газовых клапанов, заслонок и т.д.

Энергетические потоки и воздействия регулируют по видам энергии следующими устройствами:

1. Механическими – редукторами, вариаторами, муфтами;

2. Электрическими – автотрансформаторами, электронными усилителями;

3. Тепловыми – через устройства массообмена.

Наиболее часто регулирующий орган является неотъемлимой частью самого ИМи рассматривается как единое вместе с ним устройство. В других случаях регулирующий орган установлен на объекте управления и является его составной частью.

Принято различать ИМ по следующим признакам:

1. По виду математического описания:

а) линейные;

б) нелинейные.

2. По виду сигналов:

а) непрерывные;

б) релейные;

в) вибрационные.

3. По виду используемой энергии:

а) электрические;

б) пневматические;

в) гидравлические;

г) комбинированные.

Следует отметить, что к ИМ обычно предъявляются весьма жесткие требования, т.к. условия эксплуатации управляемых производственных объектов зачастую далеки от идеальных (широкие пределы изменения влажности и температуры, наличие примесей, пыли, агрессивных газов, воздействие резко переменных нагрузок, вибраций и т. п.).