| |||||
МЕНЮ
| Управление техническими системами (лекции)p> Дискретные УСО обеспечивают опрос датчиков с релейным выходом, выключателей, контроля наличия напряжения в сети и т.д., а выходные дискретные УСО формируют сигналы для управления пускателями, двигателями и прочими устройствами. Дискретные УСО удовлетворяют тем же требованиям, что и аналоговые, но, кроме того, обладают минимальным временем переключения, а выходные могут обеспечивать коммутацию более высоких токов и напряжений. Среди модулей УСО существуют также устройства, работающие только с
цифровой информацией. К ним относятся коммуникационные модули,
предназначенные для сетевого взаимодействия (например, повторители для
увеличения протяженности линии связи, преобразователи интерфейсов RS-232/RS- По направлению прохождения данных модули УСО можно разделить на три
типа: В реальных системах модули УСО могут не присутствовать в виде самостоятельных устройств, а входить в состав датчиков (в этом случае датчики называют интеллектуальными) или промышленных компьютеров. Примером могут служить датчики, выдающие готовый цифровой сигнал. в этом случае граница между первичным преобразователем и УСО проходит где-то внутри датчика. С другой стороны, УСО могут быть выполнены в виде АЦП/ЦАП-плат, вставляемых в стандартные ISA или PCI слоты компьютера. В этом случае аналоговые сигналы могут быть введены прямо в компьютер, где и преобразуются в цифровой вид. 3. Аппаратная и программная платформа контроллеров. Промышленные контроллеры и компьютеры. расположенные на средне уровне До последнего времени роль контроллеров в АСУТП в основном исполняли В связи с бурным ростом производства миниатюрных РС-совместимых компьютеров последние все чаще стали использовать в качестве контроллеров. Первое и главное преимущество РС-контроллеров связано с их открытотью, позволяющей применять в АСУ оборудование разных фирм. Теперь пользователь не привязан к конкретному производителю. Второе важное преимущество их заключается в более «родственных» связях с компьютерами верхнего уровня. В результате не требуются дополнительные затраты на подготовку персонала. Третье преимущество - более высокая надежность. Обычно различают физическую и программную надежность контроллеров. Под физической надежностью понимают способность аппаратуры устойчиво функционировать в условиях окружающей среды промышленного цеха и противостоять ее вредному воздействию. Под программной понимается способность программного обеспечения (ПО) устойчиво функционировать в ситуациях, требующих реакции в заданное время. Программная надежность определяется в первую очередь степенью отлаженности ПО. Поскольку в большинстве РС-контроллеров используются коммерческие широко распространенные и хорошо отлаженные операционные системы (Windows, Unix, Linux, QNX и др.), то следует ожидать, что программная надежность будет выше, чем у PLC. Операционные системы контроллеров должны удовлетворять не только требованиям открытости, но и требованиям работы в режиме реального времени, была компактна и имела возможность запуска из ПЗУ или флеш-памяти. 4. Операционная система PC-контроллеров Операционная система контроллеров должна удовлетворять требованиям открытости. Но не только им. Специфика условий работы контроллеров требует, чтобы ОС поддерживала работу в режиме реального времени, была компактна и имела возможность запуска из ПЗУ или флэш-памяти. Для PC-контроллеров лучше всего подходит операционная система QNX QNX является операционной системой, которая дает полную гарантию в
том, что процесс с наивысшим приоритетом начнет выполняться практически
немедленно и что критическое событие (например, сигнал тревоги) всегда
будет обработано. Она известна как операционная система, функционирующая в 5. Средства технологического программирования контроллеров Специфика работы с контроллерами по сравнению с обычными офисными
компьютерами состоит не только в ориентации на работу с платами ввода-
вывода, но и в преимущественном использовании языков технологического
программирования. Как правило, на промышленных предприятиях с контроллерами
работают не программисты, а технологи, хорошо знающие специфику объектов
управления и технологического процесса. Для описания процессов обычно
используются такие языки, как язык релейно-контактных схем, функциональных
блоков и так далее, теоретические основы которых взяты из методов
автоматического управления. Накопленный многими фирмами опыт был обобщен в
виде стандарта IEC 1131-3 [1], где определены пять языков программирования
контроллеров: SFC - последовательных функциональных схем, LD - релейных
диаграмм, FBD - функциональных блоковых диаграмм, ST - структурированного
текста, IL - инструкций. Важно отметить, что использование данного
стандарта полностью соответствует концепции открытых систем, а именно,
делает программу для контроллера независимой от конкретного оборудования -
ни от типа процессора, ни от операционной системы, ни от плат ввода-вывода. Если первая используется для создания, моделирования, тестирования и
документирования прикладных программ, исполняемых под управлением ядра 6. Пример реализации контроллеров В качестве примера контроллера, построенного на базе концепции
открытых систем рассмотрим контроллер CS104 фирмы Steinhoff. Это
компактный, модульный и PC-совместимый компьютер, который может
комплектоваться оборудованием любой фирмы, поставляющей платы в формате Взаимодействие со SCADA-системами обеспечивают драйверы для нескольких пакетов, таких как RealFlex, Sitex и др. [2]. Таким образом, контроллер CS104 позволяет построить систему АСУ ТП с использованием стандартных компонентов, обладающую модульностью и масштабируемостью, т. е. в полной мере соответствующую концепции открытых систем. Литература СОДЕРЖАНИЕ С. 1.1. Основные понятия. 3 1.2. Классификация АСР. 6 1.3. Классификация элементов автоматических систем. 8 2.1. Основные модели. 8 2.2. Статические характеристики. 9 2.3. Динамические характеристики. 10 2.4. Дифференциальные уравнения. Линеаризация. 11 2.5. Преобразования Лапласа. 13 2.6. Передаточные функции. 16 2.6.1 Определение передаточной функции. 16 2.6.2 Примеры типовых звеньев. 17 2.6.3 Соединения звеньев. 19 2.6.4 Передаточные функции АСР. 20 2.6.5 Определение параметров передаточной функции объекта по переходной кривой. 2.7. Частотные характеристики. 2.7.1 Определение частотных характеристик. 22 2.7.2 Логарифмические частотные характеристики. 24 3.1. Критерии устойчивости. 25 3.1.1 Устойчивость. 25 3.1.2 Корневой критерий. 26 3.1.3 Критерий Стодолы. 27 3.1.4 Критерий Гурвица. 27 3.1.5 Критерий Михайлова. 29 3.1.6 Критерий Найквиста. 29 3.2. Показатели качества 30 3.2.1 Прямые показатели качества. 30 3.2.2 Корневые показатели качества. 31 3.2.3 Частотные показатели качества. 31 3.2.4 Связи между показателями качества. 32 4.1. Типы регуляторов. 32 4.2. Определение оптимальных настроек регуляторов. 33 Часть 2. Средства автоматизации и управления. 35 1.1. Государственная система приборов (ГСП). 35 1.2. Точность преобразования информации. 35 1.3. Классификация КИП. 37 1.4. Виды первичных преобразователей. 1.5. Методы и приборы для измерения температуры. 38 1.5.1 Классификация термометров. 38 1.5.2 Термометры расширения. Жидкостные стеклянные. 38 1.5.3 Термометры, основанные на расширении твердых тел. 39 1.5.4 Газовые манометрические термометры. 39 1.5.5 Жидкостные манометрические термометры. 40 1.5.6 Конденсационные манометрические термометры. 40 1.5.7 Электрические термометры. 40 1.5.8 Термометры сопротивления. 42 1.5.9 Пирометры излучения. 42 1.5.10 Цветовые пирометры. 43 1.6. Вторичные приборы для измерения разности потенциалов. 43 1.6.1 Пирометрические милливольтметры. 43 1.6.2 Потенциометры. 44 1.6.3 Автоматические электрические потенциометры. 44 1.7. Методы измерения сопротивления. 45 1.8. Методы и приборы для измерения давления и разряжения. 46 1.8.1 Классификация приборов для измерения давления. 46 1.8.2 Жидкостные манометры. 47 1.8.3 Чашечные манометры и дифманометры. 47 1.8.4 Микроманометры. 48 1.8.5 Пружинные манометры. 48 1.8.6 Электрические манометры. Преобразователи давления типа "Сапфир". 48 1.9. Методы и приборы для измерения расхода пара, газа и жидкости. 1.9.1 Классификация. 50 1.9.2 Метод переменного перепада давления. 51 1.9.3 Расходомеры постоянного перепада давления. 52 1.9.4 Расходомеры переменного уровня. 52 1.9.5 Расходомеры скоростного напора. 53 1.10. Методы и приборы для измерения уровня. 53 1.10.1 Методы измерения уровня. 53 1.10.2 Поплавковый метод измерения уровня. 53 1.10.3 Буйковые уровнемеры. 53 1.10.4 Гидростатические уровнемеры. 54 1.10.5 Электрические методы измерения уровня. 54 2.1. Классификация исполнительных устройств 55 2.2. Исполнительные устройства насосного типа 55 2.3. Исполнительные устройства реологического типа 56 2.4. Исполнительные устройства дроссельного типа 2.5. Исполнительные механизмы 57 3.1. Условные обозначения 58 3.2. Примеры построения условных обозначений приборов и средств автоматизации 60 3.3. Примеры схем контроля температуры 64 3.4. Примеры схем контроля давления 66 3.5. Схемы контроля уровня и расхода 68 Часть 3. Современные системы управления производством 69 Литература 76 ----------------------- шкаф ЭУ Д Н ~ U АТ R RT Rзад Rзад М ЭУ Д АТ Н Rт Х Y (температура) (задание) Р ОУ x e u y f объект Р ОУ x e u f y К ОУ f u Р ОУ x e u f К у звено X F Y у, (С ууст t t x t x 1 t x t x Т U U0 Т0 объект модель К у t у t у t [pic] у t у t К y t K.x0 T1< 2T2 T1( 2T2 W1 W2 W3 W1 W2 W3 W1 W2 Wp Wy x e u y f W( х у у ууст t T ( (д х у Re Im (t x y ( Re Im K 0 L(() ( 0,01 0,1 1 10 20 -20 декада R C Uвх Uвых L(() ( 0,01 0,1 1 10 20 -20 -20 дБ/дек (((), ( ( 0,01 0,1 1 10 90 -90 L(() ( 0,01 0,1 1 10 20 -20 +20 дБ/дек (((), ( ( 0,01 0,1 1 10 90 -90 R L Uвх Uвых С L Uвх Uвых L С L(() ( 0,01 0,1 1 10 20 -20 (((), ( ( 0,01 0,1 1 10 90 -90 оператор Р ОУ РТ задание воздействие U температура показания термометра Рис. 1.2 х1 у х2 Рис. 1.6 ууст х Рис. 1.12 а) единичное ступенчатое б) (-функция (дельта-функция, импульс) в) линейное г) синусоидальное (гармоническое) Рис. 1.13 х у х у х у Re Im 0 3 2 1 5 5 4 4 6 Wp Wy x e u y f Re Im 0 уст. неуст. граница уст. Re Im 0 -1 неуст. уст. Re Im (( (( -1 1 П И П Д [pic] tp K0 K1 (опт Рис. 1.7 Рис. 1.8 Рис. 1.9 Рис. 1.10 Рис. 1.11 Рис. 1.14 Рис. 1.15 Рис. 1.16 Рис. 1.17 Рис. 1.18 Рис. 1.19 Рис. 1.20 Рис. 1.21 Рис. 1.22 Рис. 1.23 Рис. 1.24 Рис. 1.25 Рис. 1.26 Рис. 1.27 Рис. 1.28 Рис. 1.29 Рис. 1.30 Рис. 1.31 Рис. 1.32 Рис. 1.33 Рис. 1.34 Рис. 1.35 Рис. 1.36 Рис. 1.37 Рис. 1.38 Рис. 1.39 Рис. 1.40 Рис. 1.41 Рис. 1.42 Рис. 1.43 А t0 t В 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 10 20 30 40 Е, мВ t, (С ТХК ТХА ТВР ТПГ ТПР 4 3 2 1 НП ?U А В RАВ Е(t t0) D ИПС УЭД Rк Rб Rс Rн Rм Rр Rш Rп А В С D Е ИП УЭД R3 Rб R2 R4 R1 Rр Rш Rп А В С D Rл Rл Rт объект улица в операторской Rт R1 R4 Rл Rл Rл В Рбар Ра Р1 Р2 Ра h Рбар Н Ра ( L h Р 1 2 3 4 [pic] Р1 Р2 Р I I II II Рп ДМ Т Д Q Н ( Qвх Qвых 4 3 2 1 1 3 2 Р ИМ РО u Хр Рвх Рвых F Рис. 2.24 - шестеренчатый насос F Рис. 2.25 - шиберный насос преобразователь РО u ? Рвх Рвых ИМ РО u Сi Рвх Рвых Рu Рис. 2.1 Рис. 2.2 – Градуировочные характеристики термопар Рис. 2.3 Рис. 2.4 Рис. 2.5 Рис. 2.6 Рис. 2.7 Рис. 2.8 Рис. 2.9 Рис. 2.10 Рис. 2.11 Рис. 2.12 Рис. 2.13 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 Рис. 2.14 Рис. 2.15 Рис. 2.16 Рис. 2.17 Рис. 2.18 Рис. 2.19 Рис. 2.20 Рис. 2.21 Рис. 2.22 Рис. 2.23 Рис. 2.26 Рис. 2.27 Рис. 2.28 Рис. 2.29 далее аналогично FE 302-1 далее аналогично на щите по месту FT 301-2 FE 301-1 205-6 РА 205-5 205-4 Объект РC 205-3 РIRK 205-2 РT 205-1 на щите по месту РIR 204-2 РТ 204-1 на щите по месту 203-4 Объект РC 203-3 РIRK 203-2 РT 203-1 на щите по месту 202-3 РА 202-2 Объект РТ 202-1 на щите по месту Объект РE 201-1 104-3 104-4 TIRCA 104-2 Объект TE 104-1 на щите по месту 103-3 Объект TIC 103-2 TE 103-1 на щите по месту Объект TC 102-5 E/E TT 102-2 E/Р TIRK 102-4 TT 102-3 TE 102-1 на щите по месту E/E TIR 101-3 TT 101-2 TE 101-1 на щите по месту HS HA H NS FY K PY P/E TY E/E BS WIA VI UR U=f(F,P,T) SR QRC H2SO4 RIA (,( QI O2 QE pH MR KS EI W EI A V EI EI GI DT H L LIA H LCS LT LS LI LE FQIS FQI FQI FT FFR FT FE PC PS PIS PR PT PDI PI HC HC TS TC TRK TC TRC TIR TT TR TI TI TE г) в) 10 15 10 б) а) д) Рис. 2.30 Т S S а) б) в) г) д) е) Рис. 2.31 Рис. 2.32 Рис. 2.33 Рис. 2.34 Рис. 2.35 Рис. 2.36 Рис. 2.37 Рис. 2.38 Рис. 2.39 Рис. 2.40 Рис. 2.41 объект датчики исполнительные механизмы УСО контроллеры, регуляторы АРМ опрератора вычислительная сеть предприятия Нижний уровень Уровень производственного участка Уровень управления производством Рис. 3.1 |
ИНТЕРЕСНОЕ | |||
|