Поделиться Поделиться

ТРЕБОВАНИЯ К СОДЕРЖАНИЮ РАЗДЕЛОВ

ПОЯСНИТЕЛЬНОЙ ЗАПИСКИ

4.1. Введение

Во введении следует указать исходные наименования и цель разрабатываемой системы автоматизации и управления, на основании каких исходных данных и требований осуществляется проектирование.

4.2. Краткая характеристика ТОУ

Указывается состав и краткое описание технологического процесса. Описываются особенности, характеризующие технологический объект управления. Определяются информационная нагрузка на СУ (таблицу 2). Дается план расположения технологического оборудования по корпусам.

Таблица 2 Информационная нагрузка на систему управления

Вид информационного Количество каналов Итого
канала Стадия 1 . . . Стадия N  
Аналоговые входы: -низкого уровня; -высокого уровня.        
Аналоговый выход  
Дискретный вход -  
Дискретный выход   -
Импульсный вход -   - -
Импульсный выход   -
Всего информационных каналов:

4.3. Общие сведения об АСУТП

4.3.1. Назначение и состав АСУТП. Указывается назначение, состав и краткое описание подсистем, необходимых для успешной работы разрабатываемой АСУТП.

АСУТП предназначена для выполнения комплекса информационных и управляющих функций, обеспечивающих поддержание заданного технологическим регламентом режима работы, выполнения плановых заданий по выпуску продукции и позволяющих стабилизировать расходные нормы по сырью и энергетике. Целью создания АСУТП является повышение оперативности контроля и качества управления технологическим процессом за счет организации рациональных режимов работы отдельных технологических стадий и оперативной координации их нагрузок.

АСУТП может состоять из 5 различных подсистем:

- автоматизированной системы научных исследований (АСНИ);

- автоматизированной системы контроля и управления технологическим процессом (АСКУ);

- подсистемы учета аналитических показателей;

- подсистемы технологических блокировок (ПТБ);

- подсистемы противоаварийной защиты технологического процесса (ПАЗ).

4.3.2. АСНИ предназначается для набора и анализа статической информации о режимах работы отдельных процессов с целью определения рекомендаций по рациональному (оптимальному) режиму работы агрегатов или отдельных аппаратов. Для небольших процессов создание АСНИ не рекомендуется.

4.3.3. АСКУ предназначается для выполнения информационных и управляющих функций, позволяющих стабилизировать режим работы аппаратов в соответствии с нормами технологического регламента и направленных на выполнение плановых заданий по выработке продукции.

Подсистема контроля и управления должна обеспечивать реализацию следующих функций:

- контроль технологических параметров в аналоговой и цифровой форме;

- представление данных аналитического контроля;

- сбор и накопление информации о ходе процесса и состоянии оборудования;

- учет нарушений границ технологическими параметрами;

- протоколирование хода технологического процесса, формирование печатных документов (режимные листы, операционные листы, бланки нарушений);

- учет пробега основного оборудования с электроприводом, формирование бланка наработки за месяц;

- учет факта и времени срабатывания ПАЗ, контроль состояния деблокировочных ключей, формирование информационного бланка;

- расчет технико-экономических показателей (ТЭП), формирование бланка хозучетных параметров;

- непосредственное цифровое регулирование основных технологических параметров с возможностью ручного дистанционного управления исполнительными механизмами контуров;

- программно-логическое управление циклическими технологическими операциями с оперативным контролем их выполнения;

- ручное дистанционное управление двухпозиционными механизмами (клапаны, задвижки);

- индикация состояния электрооборудования и дискретных исполнительных механизмов.

4.3.4. Подсистема учета аналитических показателей предназначается для выполнения следующих функций:

- ручной ввод данных лабораторного анализа;

- выполнение расчетов аналитических показателей согласно имеющихся методик;

- накопление аналитической информации, формирование и печать бланков аналитического контроля;

- передача данных аналитического контроля в АСУТП и АСНИ.

4.3.5. Подсистема технологических блокировок предназначается для отключения электроприводов насосов, мешалок и т.д. в случае нарушения норм эксплуатации.

4.3.6. Подсистема противоаварийной защиты (ПАЗ) предназначается для блокировки оборудования, аппаратов и коммуникаций в случае аварийной ситуации.

4.3.7. Обоснование выбора типа системы управления. На основании требуемых функций управления территориальной распределенности объекта, а также степени надежности и живучести технологической системы обосновывается выбор типа системы управления:

- централизованная;

- локальная;

- распределенная и др.

4.4. Обеспечение АСУТП

4.4.1. Техническое обеспечение АСУТП

а) Разработка и описание структурной схемы комплекса технических средств (КТС). Пример структурной схемы КТС указан в Приложении 1.

В данном пункте обосновывается предлагаемая структура СУ с указанием пунктов контроля. Описывается совместная работа элементов КТС.

б) Описание используемой низовой автоматики (датчики, преобразователи, исполнительные механизмы).

Определяются общие принципы выбора датчиков по группам параметров:

– температура, давление, уровень. Отмечаются нетрадиционные средства измерения или использование традиционных в качестве нетрадиционных. Особое внимание следует обратить на связь датчиков и исполнительных механизмов с САУ.

– датчики;

– преобразователи (телеметрия);

– исполнительные механизмы;

– средства контроля и управления (вторичные приборы).

в) Выбор типа технологической станции (микропроцессорного контроллера - МПК).

В данном разделе описываются варианты использования различных микропроцессорных контроллеров, позволяющих решить поставленную задачу. Дается обоснование конкретного технического средства:

Краткие технические характеристики: решаемые задачи, область применения, количество каналов ввода-вывода, краткое описание модулей:

· процессорный (тип процессора, объем ОЗУ, ПЗУ);

· ввода-вывода (количество каналов, уровни сигналов - для ЦАП, АЦП - точность, для выходных ключей - коммутационная способность);

показатели надежности, питание.

Описание конструктивного исполнения МПК или блоков ПТК: приборное, шкафное, степень защиты, количество посадочных мест в каркасе, состав базового комплекса, состав проектно-компонуемого комплекта.

В конце данного раздела следует указать полное условное обозначение контроллера, расположение модулей в каркасе и спецификацию заказа.

Описание схем подключений и соединений. В данном разделе необходимо привести описание схемы подключения датчиков и исполнительных механизмов с указанием типовых каналов ввода-вывода (ввод-вывод стандартных сигналов) и специализированных. Приводятся необходимые расчеты схем согласования уровней сигналов. Обосновывается использование дополнительных модулей и блоков. Примеры схем подключений представлены в Приложении 2.

г) Операторские станции.

Определяется количество и требуемая конфигурация операторских станций. Комплектация осуществляется отдельно по каждому пункту контроля и управления.

д) Локальные управляющие вычислительные сети (ЛУВС) и средства межмашинного интерфейса.

В данном разделе осуществляется выбор протокола и програмно-аппаратных средств реализации межмашинного интерфейса. Описывается структура и топология ЛУВС. Особое внимание уделяется описанию схем подключения (см. Приложение 2) к ЛУВС и выбору сетевых адаптеров.

е) Подсистема противоаварийной защиты (ПАЗ) и технологических блокирвок (ТБ).

Приводится описание системы ПАЗ и ТБ в случае использования выделенных или специализированных технических средств. Указывается структура ПАЗ и ТБ и осуществляется выбор технических средств согласно п. 4.4.1-в.

4.4.2. Информационное обеспечение - совокупность сведений о потоках и массивах информации, характеризующих состояние автоматизированного технологического комплекса.

а) Описание системы классификации и кодирования технической и технико-экономической информации:

       
   
 
 


Рисунок 1 Пример описания системы классификации и кодирования информации

Система классификации основывается на правилах описания информа-ционных каналов для конкретных технических средств.

Например: пусть Т003 - температура с датчика ТЕ позиции 3 по функциональной схеме автоматизации ФСА.


б) Перечень и характеристики сигналов о ТОУ.

В соответствии с выбранной системой классификации заполняются таблицы 3 и 4.

Таблица 3 Функции информационной подсистемы АСУТП

Параметр по ФСА Диапа-зон изме-рения па-раметра   Тип и номер канала Значение (%, техн. Ед) в СУ Код в СУ Частота опроса, Гц   Функция
20 - 150 ТС21ВхА027 0...100 Т003 фильтр, ПИД-регулирование, подать на вых АВ003
LS поз. 17а (датчики уровня) 0...2 м ТС2 \ ВхА035 вкл/откл 1/0 LS017 Сигнализация при LS017>1

Таблица 4 Функции управляющей подсистемы АСУТП

ИМ по ФСА Тип и номер канала Значение (%откр, вкл/откл) Код в СУ Функция по каналу
поз. 3е поз. 17д ТС2\ВыхА12 ТС7\ВыхД04 %открытия вкл/откл АВ003 ДВ007 ПИД см. [алгоритмы] програмно-логическое управление, блокировка при L17>2 м.

в) Описание массивов информации, форм документов и видеокадров.

В данном разделе разрабатывается состав и структура видеокадров:

Видеокадр представляет собой отображение на экране дисплея информации о работе технологического объекта управления, состоящее из:

– статических мнемосхем процесса;

– связываемых с ней динамических элементов (переменных значений параметров).

Вид и возможности видеокадров определяются выбранным программным пакетом SCADA.


Структура видеокадров. Весь процесс разбивают на несколько кадров.

Рисунок 2 Пример структуры видеокадра

В каждый конкретный момент времени на экране изображается, как правило, только один видеокадр. Необходимо предусмотреть систему мер, позволяющих оперативно перемещаться из одного в другой.

Группы видеокадров:

1. Видеокадры контроля параметров процесса.

2. Видеокадры контроля хода периодических процессов. Добавляются показания положения оборудования (откр/закр).

3. Видеокадры настройки регуляторов по отдельным контурам.

4. Видеокадры контроля состояния оборудования.

5. Видеокадры расчетных технологических задач.

6. Видеокадры бланков.

Пример видеокадра представлен в Приложении 3.

4.4.3. Метрологическое обеспечение - совокупность работ, проектных решений, технических и программных средств, а также организационных мероприятий, направленных на обеспечение заданной точности измерения. Основные документы: ГОСТ 8.437-81, ГОСТ 326-78.

Основным понятием является измерительный канал, представляющий собой последовательное соединение измерительных элементов, выполняющее заполненную функцию от восприятия измеряемой величины до индикации или регистрации результата измерения включительно.

           
   
 
Д датчик
 
Y преобразователь
 


1)

                           
   
Средства передачи СП-1
 
Средства передачи СП-2
   
 
Д
 
Y
   
f(x)
     
. . .
 
 
 


2)

 
 


Рисунок 3 Структуры схем типовых измерительных каналов

Все используемые средства должны входить в гос. реестр средств измерния. В данном разделе указываются все применяемые сочетания технических средств автоматизации. Данные по метрологическим показателям элементов сводятся в таблицу 5.

Таблица 5 Погрешность средств измерительного канала

Наименование Погрешность
Сапфир-22ДД
БПС-24П

Расчет метрологических характеристик производится в соответствии с методическими указаниями МИ 1805-87. Все данные сводятся в таблицу “Метрологические характеристики измерительных каналов”.

Таблица 6 Метрологические характеристики измерительного канала

Наименование канала Состав измерительного канала Среднеквадратичное отклонение
Перепад давления Сапфир-22ДД, БПС-24П, ТС, СО, БП-П, ... 0,24

4.4.4. Математическое обеспечение (МО) представляет собой комплекс математических методов, моделей и алгоритмов, на основании которых разрабатывается программное обеспечение.

При использовании устройств с жесткими алгоритмами работы в математическом обеспечении дается расчет коэффициентов настройки.

а) МО интеллектуальных преобразователей:

- линеаризация нелинейных зависимостей;

- масштабирование;

- сигнализация отклонений.

б) МО технологических станций.

· МО регулирующих технологических станций. Указываются функциональные схемы контуров регулирования с выбором и расчетом коэффициентов регулирования.

       
 
 
   
ЗДН


Рисунок 4 Схематичное изображение выработки управляющего воздействия по заложенному закону регулирования в ПЛК

· МО логических технологических станций.

       
   
 
 


Рисунок 5 Алгоритм работы по контуру управления

· Обоснование применения нестандартных алгоритмов.

в) МО операторских станций.

В данном разделе обосновывается применение в разрабатываемой АСУТП следующих видов МО:

· Моделирование объектов и систем управления.

· Экспертные системы реального времени (описания).

· Задачи сложной обработки технологической информации.

· Расчет технико-экономических параметров.

4.4.5. Программное обеспечение.

Это совокупность программ и эксплуатационной программной документации, необходимых для регулирования функций АСУТП и заданного режима функционирования.

Здесь описывается выбор базового пакета программ для реализации АСУТП и обоснование этого выбора.

а) Программное обеспечение технологических станций.

Для программирования выбираем язык функциональных блоков (LAD), являющийся частью программного обеспечения STEP 7. Сюда входит описание работы контроллера ТС:

– описание (программирование) общих параметров;

– функциональные схемы алгоритмов и таблицы конфигураций. Описывается, какие алгоритмы и средства контроллера будут использоваться для реализации математического обеспечения;

– приводятся листинги программ, написанных на технологических языках программирования (адаптированных для выполнения конкретного технологического процесса);

– таблицы коэффициентов. Составляются таблицы коэффициентов, используемых в данном контроллере с учетом единиц размерностей, применяемых на данной технологической станции.

Пример выполнения программы на языке LAD см. в Приложении 4.

б) Программное обеспечение операторских станций. От обычной ЭВМ отличается только средствами повышения надежности:

– общее программное обеспечение, куда включаются: операционная система (реального времени для настоящих АСУТП), система управления базой данных, организующая, служебная, диагностирующие программы, средства визуализации процесса.

– специализированное программное обеспечение. Это совокупность программ, реализующих информационные и управляющие функции конкретной АСУТП.

В этом пункте указывается список заказываемых программных продуктов с кратким описанием назначения и способов использования.

4.4.6. Организационное обеспечение представляет собой совокупность описаний функций и режимов работ АСУТП, а также технической и организационной структур.

4.4.7. Лингвистическое обеспечение - описание языковых средств общения оперативного технологического персонала с операторской станцией.

← Предыдущая страница | Следующая страница →