Разработка структурных схем автоматизированных систем       управления технологическими комплексами

Список исполнителей

 

 

Руководитель темы

Доцент                _____________ Сандалов В.М.

 

Исполнитель темы _____________ Голдырев О.Е.

 

Нормоконтроллер ______________ Сандалов В.М.

 

УДК 621.62-5

Ключевые слова: технологии автоматизации, цифровизация, управление, метод пошаговой детализации.

 

 

Реферат

 

Отчет 28 с., 6 рис., библиографический список 5 наим.

Ключевые слова: технологии автоматизации, цифровизация, управление, метод пошаговой детализации. Объектом исследования являются этапы разработки систем автоматики промышленных объектов и комплексов.

Цель работы: изучение порядка разработки систем автоматики промышленных объектов и комплексов. В процессе работы была рассмотрен метод пошаговой детализации и его применение для проектирования систем автоматики.

В работе приведены классификация и примеры одно и многоуровневых систем управления.

 

Содержание

 

Введение …………………………………………………………………………...7

1. Разработка структурных схем автоматизированных систем  управления технологическими комплексами 8

2. Функции и основные мероприятия при создании АСУ ТП.. 9

2. Разработка структурных схем. 11

3. Разработка функциональных схем. 15

4. Разработка структурной и функциональной схем. Метод пошаговой детализации 22

Заключение. 27

Библиографический список. 28

 

 

                                                                          

 

Нормативные ссылки

 

ГОСТ Р 2.105-2019 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 7.32-2017 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления

ГОСТ Р 7.0.100-2018 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления (ИУС 4-2020)

ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования

ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ 19.701-90 Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения

РТМ252.40-76 Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Структурные схемы управления и контроля. Методика оформления

Определения

 

В настоящем отчете о НИР применяют следующие термины с соответствующими определениями:

Структурная схема — совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними, один из видов графической модели.

Элементарное звено — часть объекта, системы управления и т. д., которая реализует элементарную функцию.

Технологический процесс (ТП) — упорядоченная по­следовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Технологический комплекс — это совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций.

Автоматизированная система управления (АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

Техническое обеспечение — комплекс технических средств получения информации о состоянии ТОУ, формирования и передачи информации, локального регулирования и управления вычислительной техники, представления информации оперативному персоналу, передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ, исполнительные устройства.

Специальное программное обеспечение — программы контроля и управления, реализующие функции АСУ ТП.

SCADA -программы — программы, которые позволяют обеспечить двустороннюю связь в реальном времени с объектом управления и контроля, визуализацию информации на экране монитора в любом удобном для оператора виде, контроль нештатных ситуаций, организацию удаленного доступа, хранение и обработку информации.

Введение

 

Целью данной научно-исследовательской работы является изучение основ разработки систем автоматики, применяемых в современной промышленности. Проектно-конструкторская и технологическая деятельность предусматривает разработку обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, отыскание оптимальных решений. На практике большинство этих задач решается с использованием типовых средств, что и обусловило выбор темы данного научного исследования.

 

Разработка структурных схем

 

Структурная схема разрабатывается на начальных стадиях проектирования и предшествует разработке схем других типов.

Структурная схема определяет основные функциональные части изделия, их назначение и взаимосвязи между ними. Схема отображает принцип действия изделия в самом общем виде.

Действительное расположение составных частей на структурной схеме не учитывают и способ связи не раскрывают. Построение схемы должно давать наглядное представление о

- составе изделия;

- последовательности взаимодействия функциональных частей в изделии.

Функциональные части на схеме изображают в виде прямоугольников или условных графических обозначений. При изображении функциональных частей в виде прямоугольников их наименования, типы и обозначения вписывают внутрь прямоугольников.

Направление хода процесса, происходящего в изделии, обозначают стрелками, соединяющими функциональные части. На схемах простых изделии функциональные части располагают в виде цепочки в соответствии с ходом рабочего процесса в направлении слева направо. Схемы, содержащие несколько основных рабочих каналов, рекомендуется вычерчивать в виде параллельных горизонтальных строк [3].

Ниже на нескольких примерах показаны правила и особенности построения структурных схем устройств и систем.

На рисунке 1 приведена структурная схема автоматической системы регулирования теплоснабжения и горячего водоснабжения (ГВС) здания.

Система содержит следующие функциональные части:

1. узел учета тепловой энергии, с помощью которого определяется количество потребленной тепловой энергии и расхода горячей воды,

2. система регулирования отопления, предназначенная для поддержания заданной температуры и давления теплоносителя (воды) в контуре отопления, заданной температуры воздуха в помещениях здания.

3. система регулирования ГВС, предназначенная для поддержания необходимой температуры и давления горячей воды,

4. система электроснабжения всех блоков автоматической системы регулирования,

5. персональный компьютер.

Рисунок 1 – Структурная схема автоматической системы регулирования теплоснабжения и горячего водоснабжения

Особенностью этой схемы является то, что на ней показаны не только связи между отдельными блоками системы регулирования, но и направление потоков теплоносителя и горячей воды.

При большом количестве функциональных частей в изделии элементы структурной схемы могут обозначаться порядковыми номерами. При этом должен быть составлен перечень этих функциональных частей. В этом случае наглядность структурной схемы ухудшается, т.к. роль каждой функциональной части выясняется не только по изображению, но и с помощью перечня.

Для примера исполнения этого варианта на рисунке 2 приведена структурная схема системы стабилизации скорости вращения электродвигателя.

 

Рисунок 2 – Структурная схема системы стабилизации скорости вращения электродвигателя

Для сложных изделий, состоящих из нескольких функциональных частей, для каждой части также могут быть разработаны их структурные схемы.

Так, например, на рисунке 3 приведена структурная схема основного преобразователя электромагнитного расходомера, входящего в состав узла учета тепловой энергии (рисунок 1), и предназначенного для определения текущего и суммарного расхода теплоносителя (воды), протекающего по трубопроводу контура отопления.

Рисунок 3 – Структурная схема преобразователя электромагнитного расходомера

На структурной схеме допускается указывать характеристики функциональных частей, поясняющие надписи и диаграммы, определяющие последовательность процессов во времени, а также параметры в характерных точках (величины токов, напряжений, формы и величины импульсов и др.). Данные помещаются рядом с графическим обозначением или на свободном поле схемы. После окончания проектирования структурная схема изделия включается в эксплуатационную документацию для общего ознакомления обслуживающего персонала с изделием.

Заключение

 

В ходе выполнения данной научно-исследовательской работы были получены следующие результаты:

1) Наработанные типовые схемы, схемные и программные решения, используемые разработчиками при разработке АСУ ТП, позволяют им решать текущие задачи управления оборудованием или процессом, не прибегая к сложным исследовательским методам.

2) Применяемые при проектировании стандарты, позволяют создавать рабочую документацию, не требующую от исполнителей специальных знаний, которыми обладает проектировщик, а только знакомства с условными обозначениями средств автоматики и правилами выполнения схем.

 

 

Библиографический список

1. Бородин, И.Ф. Автоматизация технологических процессов / И.Ф. Бородин, Ю.А. Судник. – М.: КолосС, 2004. – 344 с.

2. Инжиниринг электроприводов и систем автоматизации: учебное пособие / М.П. Белов, О.И. Заметов, А.Е. Козярук и др.; под ред. В.А. Новикова, Л.М. Чернигова. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – 368 с.

3. Корытин, А.М. Автоматизация типовых технологических процессов и установок: Учебник для вузов / А.М. Корытин, Н. К. Петров, С. Н. Радимов, Н. К. Шапарев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 432 с.

4. Нестерова, А.Л. Проектирование АСУТП. Методическое пособие / А.Л. Нестерова. – Книга 1 – СПб.: ДЕАН, 2006. – 345 с.

5. Полетаев, В.А. Проектирование систем управления: учебное пособие / В.А. Полетаев, И.В. Чичерин; ГОУ ВПО КузГТУ. – Кемерово, 2008. – 120 с.

 

Список исполнителей

 

 

Руководитель темы

Доцент                _____________ Сандалов В.М.

 

Исполнитель темы _____________ Голдырев О.Е.

 

Нормоконтроллер ______________ Сандалов В.М.

 

УДК 621.62-5

Ключевые слова: технологии автоматизации, цифровизация, управление, метод пошаговой детализации.

 

 

Реферат

 

Отчет 28 с., 6 рис., библиографический список 5 наим.

Ключевые слова: технологии автоматизации, цифровизация, управление, метод пошаговой детализации. Объектом исследования являются этапы разработки систем автоматики промышленных объектов и комплексов.

Цель работы: изучение порядка разработки систем автоматики промышленных объектов и комплексов. В процессе работы была рассмотрен метод пошаговой детализации и его применение для проектирования систем автоматики.

В работе приведены классификация и примеры одно и многоуровневых систем управления.

 

Содержание

 

Введение …………………………………………………………………………...7

1. Разработка структурных схем автоматизированных систем  управления технологическими комплексами 8

2. Функции и основные мероприятия при создании АСУ ТП.. 9

2. Разработка структурных схем. 11

3. Разработка функциональных схем. 15

4. Разработка структурной и функциональной схем. Метод пошаговой детализации 22

Заключение. 27

Библиографический список. 28

 

 

                                                                          

 

Нормативные ссылки

 

ГОСТ Р 2.105-2019 Единая система конструкторской документации. Общие требования к текстовым документам

ГОСТ 7.32-2017 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Отчет о научно-исследовательской работе. Структура и правила оформления

ГОСТ Р 7.0.100-2018 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Библиографическая запись. Библиографическое описание. Общие требования и правила составления (ИУС 4-2020)

ГОСТ 7.9-95 Система стандартов по информации, библиотечному и издательскому делу. Реферат и аннотация. Общие требования

ГОСТ 2.701-2008 Единая система конструкторской документации. Схемы. Виды и типы. Общие требования к выполнению

ГОСТ 19.701-90 Единая система программной документации. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения

РТМ252.40-76 Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Структурные схемы управления и контроля. Методика оформления

Определения

 

В настоящем отчете о НИР применяют следующие термины с соответствующими определениями:

Структурная схема — совокупность элементарных звеньев объекта и связей между ними, один из видов графической модели.

Элементарное звено — часть объекта, системы управления и т. д., которая реализует элементарную функцию.

Технологический процесс (ТП) — упорядоченная по­следовательность взаимосвязанных действий, выполняющихся с момента возникновения исходных данных до получения требуемого результата.

Технологический комплекс — это совокупность функционально взаимосвязанных средств технологического оснащения для выполнения в регламентированных условиях производства заданных технологических процессов или операций.

Автоматизированная система управления (АСУ) — комплекс аппаратных и программных средств, предназначенный для управления различными процессами в рамках технологического процесса, производства, предприятия.

Техническое обеспечение — комплекс технических средств получения информации о состоянии ТОУ, формирования и передачи информации, локального регулирования и управления вычислительной техники, представления информации оперативному персоналу, передачи информации в смежные и вышестоящие АСУ, исполнительные устройства.

Специальное программное обеспечение — программы контроля и управления, реализующие функции АСУ ТП.

SCADA -программы — программы, которые позволяют обеспечить двустороннюю связь в реальном времени с объектом управления и контроля, визуализацию информации на экране монитора в любом удобном для оператора виде, контроль нештатных ситуаций, организацию удаленного доступа, хранение и обработку информации.

Введение

 

Целью данной научно-исследовательской работы является изучение основ разработки систем автоматики, применяемых в современной промышленности. Проектно-конструкторская и технологическая деятельность предусматривает разработку обобщенных вариантов решения проблемы, анализ этих вариантов, прогнозирование последствий, отыскание оптимальных решений. На практике большинство этих задач решается с использованием типовых средств, что и обусловило выбор темы данного научного исследования.

 

Разработка структурных схем автоматизированных систем       управления технологическими комплексами

 

В настоящее время АСУ ТП представляют собой объект активных теоретических исследований. Исследователи, используя новый технологический уровень, вернулись к созданию моделей комплексной автоматизации процессов, производств и производственных структур. Единые открытые вычислительные системы позволяют управлять распределенными децентрализованными  эволюционирующими структурами с ограниченным взаимодействием, способными поддерживать по мере потребностей механизм налаживания новых связей или углублять их взаимодействие. Все необходимые аппаратные средства для таких систем уже созданы или легко могут быть созданы.

Активно разрабатывается для этих целей системонезависимое программное обеспечение. Главная проблема состоит в создании системы протоколов функционирования сети. Если решение задач бухгалтерских, марке­тинговых и прочих офисных приложений успешно решается при помощи локальных компьютерных сетей, то привнесение в эту сеть задач АСУ ТП предъявляет новые требования к ее функционированию: возможность работы в режиме реального времени, максимальный приоритет при работе с объектом управления, надежность протоколов связи с объектами и самотестирование системы на предмет утери связи с контролируемым процессом [1].

Для создания автоматизированных технологических про­цессов существуют и успешно применяются пакеты, называемые в технической литературе SCADA-программами. SCADA-пакеты обеспечивают гибкость системы, поддерживают распределенную архитектуру, возможность разработки драйверов, масштабируемость, резервируемость, поддержку cспециализированных языков программирования.