СПИМаш > Лекции и конспекты > ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации

ТСА Лекция. Технические средства систем автоматизации


30 10 07. Разместил: Виталий
Повышение технико-экономических показателей систем управления техническими процессами (ТП) и производством в целом таких, как качество управления, надежность, снижение затрат на проектирование, безопасность эксплуатации, возможность адаптации систем управления (СУ) к изменяющимся свойствам объектов (ТП)улучшение условий работы оператора в большой степени зависит от используемых технических средств.
В настоящее время технические средства автоматизации и управления (ТСА и У) компонуются в агрегатные комплексы технических средств (КТС), которые представляют собой сложные системы аппаратных, программных и конструктивных средств, ориентированных на решение как типовых, так и конкретных задач по автоматизации технологических процессов выполняется согласно международной стандартизации, формируемой МЭК.


Основные понятия и определения

ТСА и У выполняют следующие функции:
1. сбор и преобразование информации о состоянии процесса;
2. передачу информации по каналам связи;
3. преобразование, хранение и обработка информации;
4. формирование команд управления в соответствии с выбранными целями (критериями функционирования систем);
5. использование и представление командной информации для воздействия на процесс и связь с оператором с помощью исполнительных механизмов
Поэтому все промышленные средства автоматизации технологических процессов по признаку отношения к системе объединяют в соответствии со стандартом в следующие функциональные группы:
1. средства на входе системы (датчики);
2. средства на выходе системы (выходные преобразователи, средства отображения информации и команд управления процессом, вплоть до речевых);
3. внутрисистемные ТСА (обеспечивающие взаимосвязь между устройствами с различными сигналами и различными машинными языками) например, имеют выходы релейные или с открытым коллектором;
4. средства передачи, хранения и обработки информации.
Такое многообразие групп, типов и конфигураций ТСА приводит к много альтернативной проблеме проектирования технического обеспечения АСУ ТП в каждом конкретном случае.
Одним из наиболее важных критериев выбора ТСА может служить их стоимость.
Рассмотрим зависимости показателей экономичности (Э) от объекта капитальных вложений и совершенствования (С) ТСА, т.е. Э= (К,С).
Согласно технической литературе график совершенствования ТСА в функции от капительных вложений имеет линейную зависимость С= (К)

1. График эффективности ТСА зависимости от совершенствования Эф= (С) имеет более сложный характер (рис. 2) и отражает появление появления эффективности после достижения определенного уровня совершенства участок 0-С1.
2. Участок С1-С2 - определяет резкий рост эффективности, он соответствует так называемому эффекту "первого технического шага (скачка)" за счет введения усовершенствованных технических средств.
3. Изгиб в точке С2 и рост эффективности на участке С2-С3 идет за счет использования ТСА, комплексно решающих более сложные задачи автоматизации технологического процесса.
4. Изгиб в точке С2 и незначительный рост эффективности за счет улучшения качеств внедрения систем управления в ТП, свидетельствует об исчерпании возможностей принятой структуры, системы алгоритмов СУ ТП или же самой технологии.
Экономичность (Э) определяется по формуле:


Вывод:

Построенный график свидетельствует о том, что при слишком малом или слишком большом объеме капительных затрат (К) внедрение ТСА в технологический процесс может быть убыточным. Следовательно, достижение максимальной эффективности Эф за счет совершенствования выбранных технических средств (С) возможно при некотором компромиссе между затратами на технические средства автоматизации и их совершенством.
Поэтому задача проектирования технических средств для СУ ТП формируется обычно следующим образом: из множества возможных вариантов построения комплекса ТС для конкретной автоматизированной системы управления технологическим процессом (АСУ ТП) нужно выбрать и обосновать такой комплекс технических средств ТС, который обеспечивает решение заданного набора функциональных задач системы автоматизации с заданным качеством при минимуме капитальных и эксплуатационных затрат с учетом обеспечения возможности функционирования системы управления в условиях прогнозируемого изменения состава задач автоматизирования технологического комплекса (АТК).
При комплектации технических средств СУ ТП "заказчик " получает аппаратуру от различных приборостроительных фирм "россыпью" и монтирует ее. На месте эксплуатации, соединяя изделия таким образом, чтобы обеспечить их совместное функционирование и взаимодействие.
В некоторых (большинстве) случаях процесс комплектации определяется не технико-экономической целесообразностью, а возможностями поставок оборудования и привычками проектировщиков.
При этом каждый раз индивидуально по месту эксплуатации решаются задачи:
- информационной;
- функциональной;
- программной;
- конструктивной;
- энергетической;
и других, совместимости технических средств автоматизации, средств контроля и управляющих устройств.
Кроме того, в некоторых случаях требуются нетиповые технические средства, что значительно удлиняет сроки проектирования и внедрения АСУ ТП и увеличивает стоимость проектирования.

Основные этапы проектирования технических средств систем управления

Работы по созданию систем управления технологическими процессами можно разделить на два больших комплекса:
- проектирование структурно-алгоритмической части СУ ТП, включая разработку состава и структуры информационных потоков и алгоритмов их обработки, в том числе общего алгоритма функционирования систем.
- проектирование технического обеспечения, позволяющего реализовать структуру системы с оптимизацией выбранных технико-экономических показателей этого обеспечения.
Типовой состав работ проектирования систем управления определен в ГОСТ 24.601-86. Этапы проектирования и виды работ, содержащихся в этом стандарте, являются характерными для процессов проектирования СУ и корректируются при разработке конкретной системы.
Комплекс работ по непосредственному созданию КТС включает в себя два тесно связанных этапа:
- этап системно-технического синтеза, в том числе разработка и обоснование структуры, целей и функционирования СУ ТП, ее функциональной схемы и информационного обеспечения;
- этап стандартно-технического синтеза, в том числе:
1. разработка систем локальной автоматики;
2. планов ее размещения, технического задания на новые средства;
3. разработка блок-схемы и состава информационного управляющего вычислительного комплекса;
4. разработка технических требований на необходимые средства вычислительной техники (МП, микро-ЭВМ, контроллер);
5. системы телемеханики;
6. средства связи с технологическим оборудованием и планов размещения комплекса технических средств управления и регулирования (КТСУ и Р).

На этапе системно-технического синтеза должна быть решена задача распределения функций СУ ТП, выполняемых:
1. аппаратным путем;
2. аппаратно-программным путем.

Системный подход, в основе которого лежит последовательный переход от общего к частному, предлагает в качестве необходимых и достаточных компонентов исследования в процессе проектирования технического обеспечения СУ ТП следующие:
1. предметные (структурные) исследования общих, целостных свойств СУ ТП с выделением состава задач, решаемых проектируемой СУ и формирование целостных функций технического обеспечения СУ ТП;
2. функциональное исследование разрабатываемой СУ (КТС) его внутренней структуры, определение вклада отдельных средств комплекса в достижении целей СУ ТП;
3. эволюционное исследование, включающее в себя генетическое и прогностическое начало и имеющее своей целью познание логики развития системы на основе накопленного опыта и научного прогноза в области применения спроектированных средств СУ ТП (КТСУ и Р).
Системный подход приводит к следующим требованиям:
- типизации;
- унификации;
- агрегатированию технических средств СУ в проблемно-ориентированные комплексы, применение которых при расширении масштабов внедрения СУ ТП дает существенное уменьшение стоимости создаваемых автоматизированных технологических комплексов.


Общие принципы построения ГСП, аппаратных и программных АиПС СУ, средств систем управления, сформированных в соответствии с государственным стандартом.

Государственная система промышленных приборов и средств автоматизации (ГСПиСА) разработана на стандартных внутренних и внешних связях, рациональных структурах и конструктивных формах в модульно-блочном построении ее функциональных устройств и предусматривает их агрегатирование в комплексах измерительной, вычислительной, аналитической и других видов построения систем информации, контроля, регулирования и управления.
Общие принципы построения ГСП и ее состав определены в результате исследований в различных отраслях промышленности и их декомпозиции в функциональном и аппаратном планах.
В функциональном плане декомпозиция общей цели управления, стоящей перед ТСАиУ в целом, приводит к функциональным типовым подсистемам.


  Скачать - tsa-lekcija.-tekhnicheskie-sredstva.zip [31.53 Kb] (cкачиваний: 460)