Современные технические средства автоматизации классификация и характеристики реферат
Обновлено: 05.07.2024
Классификация технических средств автоматизации не является чем-то, уж слишком, сложным и нагруженным. Однако, в целом технологические средства автоматизации имеют достаточно разветвленную структуру классификации. Попробуем разобраться с ней.
Современные средства автоматизации делятся на две группы: коммутированные и некоммутированные (программированные) технические средства автоматизации:
1) Коммутированные средства автоматизации
2) Программированные средства автоматизации
• ADSP процессоры
ADSP процессоры – средство автоматизации, которое используются для сложного математического анализа процессов в системе. Эти процессоры имеют быстродействующие модули ввода/вывода, которые с высокой частотой могут передавать данные на центральный процессор, который с помощью сложного математического аппарата анализирует работу системы. Пример – системы вибродиагностики, которые используют для анализа ряды Фурье, спектральный анализ и счетчик импульсов. Как правило, такие процессоры исполняются в виде отдельной PCI платы, которая монтируется в соответствующий слот компьютера и использует ЦП для математической обработки.
• ПЛК (программируемый логический контроллер)
ПЛК – самые распространенные средства автоматизации. Имеют собственный блок питания, центральный процессор, оперативную память, сетевую карту, модули ввода/вывода. Преимущество – высокая надежность работы системы, адаптация к промышленным условиям. Кроме того используются программы, которые выполняются циклически и имеют так называемый Watch Dog, который используется для предотвращения зависания программы. Также программа выполняется последовательно и не имеет параллельных связей и этапов обработки, которые могли бы привести к негативным последствиям.
• ПКК (Программируемые компьютерные контроллеры)
ПКК – компьютер с платами ввода/вывода, сетевыми картами, которые служат для ввода/вывода информации.
• ПАК
ПАК (программированные автоматизированные контроллеры) – ПЛК+ПКК. Имеют распределенную сетевую структуру для обработки данных (несколько ПЛК и ПКК).
· Специализированные контроллеры
Специализированные контроллеры – не являются свободно программируемыми средствами автоматизации, а используют стандартные программы, в которых можно изменить только некоторые коэффициенты (параметры ПИД-регулятора, время хода исполнительного механизма, задержки и т.д.). Такие контроллеры ориентированы на заранее известную систему регулирования (вентиляция, отопление, ГВС). В начале нового тысячелетия эти технические средства автоматизации получили большое распространение.
Особенностью ADSP и ПКК является использование стандартных языков программирования: C, C++, Assembler, Pascal , — так как они созданы на базе ПК. Эта особенность средств автоматизации является одновременно и достоинством и недостатком.
Преимущество в том, что с помощью стандартных языков программирования можно написать более сложный и гибкий алгоритм. Недостаток – для работы с ними необходимо создавать драйверы и использовать язык программирования, который является более сложным. Преимуществом ПЛК и ПАК является использование инженерных языков программирования, которые стандартизованы IEC 61131-3 . Эти языки рассчитаны не на программиста, а на инженера-электрика.
Принцип преобразования информации
Принципы управления основаны на принципе преобразования информации.
Преобразователи – устройства, использующиеся в преобразовании величин одной физической природы в другую и обратно.
Датчики – устройства, вырабатывающие дискретный сигнал в зависимости от кода технологического процесса или воздействия на них информации.
Информация и способы её преобразования
Информация должна обладать следующими свойствами:
1. Информация должна быть понятной в соответствии с принятой системой кодирования или её представлении.
2. Каналы передачи информации должны быть помехозащищенными и не допускать проникновение ложной информации.
3. Информация должна быть удобной для её обработки.
4. Информация должна быть удобной для её хранения.
Для передачи информации используются каналы связи, которые могут быть искусственными, естественными, смешанными.
Рис. 3. Каналы связи
По-подробнее о каналах связи мы будем говорить чуть позже.
© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.003)
Необходимость изучения общих вопросов, касающихся технических средств автоматизации и государственной системы промышленных приборов и средств автоматизации (ГСП), диктуется тем, что технические средства автоматизации являются неотъемлемой частью ГСП. Технические средства автоматизации представляют собой основу при реализации информационно-управляющих систем в промышленной и непромышленной сферах производства. Принципы организации ГСП в значительной мере определяют содержание этапа проектирования технического обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). В свою очередь, основу ГСП составляют проблемно-ориентированные агрегатные комплексы технических средств.
Типовые средства автоматизации могут быть техническими, аппаратными, программно-техническими и общесистемными [1].
К техническим средствам автоматизации (ТСА) относят:
· регулирующие органы (РО);
· вторичные приборы (показывающие и регистрирующие);
· устройства аналогового и цифрового регулирования;
· устройства логико-командного управления;
· модули сбора и первичной обработки данных и контроля состояния технологического объекта управления (ТОУ);
· модули гальванической развязки и нормализации сигналов;
· преобразователи сигналов из одной формы в другую;
· модули представления данных, индикации, регистрации и выработки сигналов управления;
· буферные запоминающие устройства;
· специализированные вычислительные устройства, устройства допроцессорной подготовки.
К программно-техническим средствам автоматизации относят:
· аналого-цифровые и цифро-аналоговые преобразователи;
· блоки многоконтурного аналогового и аналого-цифрового регулирования;
· устройства многосвязного программного логического управления;
К общесистемным средствам автоматизации относят:
· устройства сопряжения и адаптеры связи;
· блоки общей памяти;
· устройства общесистемной диагностики;
· процессоры прямого доступа для накопления информации;
Технические средства автоматизации в системах управления
Любая система управления должна выполнять следующие функции:
· сбор информации о текущем состоянии технологического объекта управления (ТОУ);
· определение критериев качества работы ТОУ;
· нахождение оптимального режима функционирования ТОУ и оптимальных управляющих воздействий, обеспечивающих экстремум критериев качества;
· реализация найденного оптимального режима на ТОУ.
Эти функции могут выполняться обслуживающим персоналом или ТСА. Различают четыре типа систем управления (СУ):
2) автоматического управления;
3) централизованного контроля и регулирования;
4) автоматизированные системы управления технологическими процессами.
Информационные (неавтоматизированные) системы управления (рис. 1.1) применяются редко, только для надежно функционирующих, простых технологических объектов управления ТОУ.
Рис. 1.1. Структура информационной системы управления:
Д - датчик (первичный измерительный преобразователь);
НП – нормирующий преобразователь;
ВП - вторичный показывающий прибор;
ОПУ- операторский пункт управления (щиты, пульты, мнемосхемы, устройства сигнализации);
УДУ – устройства дистанционного управления (кнопки, ключи, байпасные панели управления и др.);
ИМ – исполнительный механизм;
РО - регулирующий орган;
С - устройства сигнализации;
В некоторых случаях в состав информационной СУ входят регуляторы прямого действия и встроенные в технологическое оборудование регуляторы.
В системах автоматического управления (рис. 1.2) все функции выполняются автоматически при помощи соответствующих технических средств.
Функции оператора включают в себя:
· техническую диагностику состояния САУ и восстановление отказавших элементов системы;
· коррекцию законов регулирования;
· переход на ручное управление;
· техническое обслуживание оборудования.
Рис. 1.2. Структура системы автоматического управления (САУ):
КП - кодирующий преобразователь;
ЛС - линии связи (провода, импульсные трубки);
ВУ - вычислительные устройства
Системы централизованного контроля и регулирования (СЦКР) (рис. 1.3). САУ применяются для простых ТОУ, режимы функционирования которых характеризуются небольшим числом координат, а качество работы одним легко вычисляемым критерием. Частным случаем САУ является автоматическая система регулирования (АСР).
Система управления, автоматически поддерживающая экстремальное значение ТОУ, относится к классу систем экстремального регулирования.
Рис. 1.3. Структура системы централизованного контроля и регулирования:
ОПУ - операторский пункт управления;
НП – нормирующий преобразователь;
КП - кодирующие и декодирующие преобразователи;
ЦР - центральные регуляторы;
МР – многоканальное средство регистрации (печать);
С - устройство сигнализации предаварийного режима;
МПП - многоканальные показывающие приборы (дисплеи);
ИМ - исполнительный механизм;
РО - регулирующий орган;
АСР, поддерживающие заданное значение выходной регулируемой координаты ТОУ, подразделяются на:
Экстремальные регуляторы применяются крайне редко.
Технические структуры СЦКР могут быть двух типов:
1) с индивидуальными ТСА;
2) с коллективными ТСА.
В системе первого типа каждый канал конструируют из ТСА индивидуального пользования. К ним относятся датчики, нормирующие преобразователи, регуляторы, вторичные приборы, исполнительные механизмы, регулирующие органы.
Выход из строя одного канала регулирования не приводит к остановке технологического объекта.
Такое построение увеличивает стоимость системы, но повышает ее надежность.
Система второго типа состоит из ТСА индивидуального и коллективного пользования. К ТСА коллективного пользования относят: коммутатор, КП (кодирующие и декодирующие преобразователи), ЦР (центральные регуляторы), МР (многоканальное средство регистрации (печать)), МПП (многоканальные показывающие приборы (дисплеи)).
Стоимость коллективной системы несколько ниже, но надежность в сильной степени зависит от надежности коллективных ТСА.
При значительной длине линии связи применяют индивидуальные кодирующие и декодирующие преобразователи, размещенные около датчиков и исполнительных механизмов. Это повышает стоимость системы, но улучшает помехозащищенность линии связи.
Автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУТП) (рис. 1.4) - это машинная система, в которой ТСА осуществляют получение информации о состоянии объектов, вычисляют критерии качества, находят оптимальные настройки управления. Функции оператора сводятся к анализу полученной информации и реализации с помощью локальных АСР или дистанционного управления РО.
Различают следующие типы АСУТП:
· централизованная АСУ ТП (все функции обработки информации и управления выполняет одна управляющая вычислительная машина УВМ) (рис.1.4);
Рис. 1.4. Структура централизованной АСУ ТП:
УСО - устройство связи с объектом;
ДУ - дистанционное управление;
СОИ - средство отображения информации
· супервизорная АСУТП (имеет ряд локальных АСР, построенных на базе ТСА индивидуального пользования и центральной УВМ (ЦУВМ), имеющей информационную линию связи с локальными системами) (рис. 1.5);
Рис. 1.5. Структура супервизорной АСУТП: ЛР - локальные регуляторы
· распределенная АСУТП - характеризуется разделением функций контроля обработки информации и управления между несколькими территориально распределенными объектами и вычислительными машинами (рис. 1.6).
Читайте также: