1.4 Агрегатные комплексы гсп.

В рамках ГСП создаются агрегатные комплексы (АК) средств автоматизации - функционально-сложные устройства, построенные из ограниченного набора более простых изделий (модулей) методом наращивания и стыковки. АК представляет собой совокупность технических средств, программ, и необходимой документации, удовлетворяющей требованиям соответствия функциональному назначения, совместимости со средствами измерения и автоматизации, возможности дальнейшего развития. АК создаются на основе единой элементной и конструкторской базы. Они классифицируются по способу агрегатирования - на средства модульные и функционально-модульные. Основой модульных является эксплуатационно законченные средства в модульном исполнении, предназначенные для автономного применения и агрегатирования в систему. Они имеют независимый источник питания, самостоятельный корпус и независимое управление. Основой функционально- модульных устройств являются средства в модульном исполнении не предназначенные для автономного применения, из совокупности которых создаются разные эксплуатационно-законченные средства и системы.

По степени универсальности агрегатные комплексы делятся на комплексы общего назначения, предназначенные для решения задач измерения и управления объектами и процессами независимо от их вида и особенностей, и специального назначения, требуемые для автоматизации объектов с учетом их вида и особенностей.

Агрегатирование АК выполняется на основе общей унифицированной базовой конструкции или за счет использования унифицированных типовых конструкций. При агрегатировании унифицированные модули, конструктивно-целостные ячейки, выполняющие одну типовую функцию, объединяются в блоки для реализации типовой автономной функции, имеющей самостоятельное, многоплановое применения. Например: блок регистрации и контроля, блок многоканального регулирования. Промышленностью выпускается большое количество агрегатных комплексов в составе ТСА. Наиболее известны следующие агрегатные комплексы:

1. Агрегатный комплекс средств измерительной техники, обеспечивающий автоматизацию измерений физических величин электрическими методами.

2. Агрегатный комплекс аналоговых электрических средств регулирования на микроэлектронной базе (АКЭСР).

3. 3.Агрегатный комплекс средств контроля и регулирования (АСКР).

4. Агрегатный комплекс электрических исполнительных механизмов (АКЭИМ).

5. АК щитовых пневматических средств регулирования "Старт".

6. Микропроцессорные средства диспетчеризации, автоматики, телемеханики "МикроДАТ".

7. Комплекс технических средств для локальных информационно- управляющих систем (КТС ЛИУС-2).

1.5 Структура систем управления

В сфере промышленного производства используются системы автоматического и автоматизированного управления трех классов: локальные системы контроля, регулирования и управления, централизированные системы контроля, регулирования и управления и автоматизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП).

1 . Локальные системы контроля, регулирования и управления используются для автоматизации технологически независимых объектов с компактным расположением основного оборудования. Типовая структура локальной системы, представленная на рисунке 1.2, соответствует классической системе управления. Она содержит датчик, регулятор, исполнительное устройство, передающее команды на регулирующие органы.

Устройство связи с оператором состоит из измерительных, сигнализирующих и регистрирующих приборов. Оператор (лицо, принимающее решение) определяет цели управления, осуществляет настройку регулятора, общий контроль за ходом технологического процесса и ручное управление.

2. Автоматические или автоматизированные централизованные системы контроля, регулирования и управления используются при увеличении числа контролируемых и регулируемых параметров и территориальной рассредоточенностью технологических объектов управления (ТОУ). Для системы характерным является дистанционный контроль и управление ТОУ с центрального пульта. Структура системы имеет вид, представленный на рис.1.3.

Для сокращения числа линий связи и необходимого оборудования в централизованных системах используют также многоканальные средства контроля и регулирования. В многоканальных системах некоторые функциональные устройства являются общими для всех каналов и с помощью коммутаторов каналов и распределителей каналов по сигналам управления подключаются к выбранным устройствам. Структура централизованной системы с многоканальными средствами контроля и регулирования имеет вид представленный на рисунке 1.4. Функции оператора - оценка функционирования и формирование оптимального управления путем изменения уставок в задающем устройстве.

3. АСУ ТП - человеко-машинная система автоматического или автоматизированного управления, основой которой является ЭВМ, решающая з адачи анализа, обработки информации и управления технологическим процессом. В контур управления для принятия ответственных решений входит оператор, уточняющий цели управления и определяющий критерии оптимальности. АСУ ТП отличается от систем автоматического управления (САУ) тем, что решает большее количество задач и охватывает как правило целый цех или небольшое предприятие в целом. При внедрении микроЭВМ различие между САУ и АСУ ТП постепенно стирается.

В зависимости от распределения информационных и управляющих функций между ЭВМ, человеком и средствами контроля и регулирования возможны различные принципы построения АСУ ТП: централизованные, с супервизорным управлением и децентрализованные распределенные.

В централизованных системах ЭВМ непосредственно вырабатывает оптимальные регулирующие воздействия и с помощью соответствующих преобразователей передает команды на исполнительные механизмы объекта управления. АСУ ТП, работающие в таком режиме называются системами с непосредственным или прямым цифровым управлением (ПЦУ). Оператор имеет возможность изменять уставки, контролировать избранные переменные, изменять параметры настройки и имеет доступ к программам.

Типовая структура централизованной АСУ ТП представлена на рисунке 1.5.

В режимах ПЦУ система регулирования строится программным путем и позволяет реализовать каскадное, многосвязное регулирование, оптимизирующие функции управления и адаптацию к условиям внешней среды. Недостаток такой системы - при отказе ЭВМ объект теряет управление.

В супервизорном режиме ЭВМ реализует функции наблюдения и управления локальными подсистемами регулирования с целью поддержания процесса вблизи оптимальной рабочей точки, вводя коррекцию уставок, параметров алгоритмов регулирования в локальные контуры. Типовая структура АСУ ТП в супервизорном режиме представлена на рисунке 1.6.

Создание дешевых микропроцессоров (МП) и возрастание числа сложных в управлении технологических агрегатов при повышении требовательности к точности и быстродействию приводит к тому, что централизация систем управления экономически не оправдана. При большом числе каналов контроля, регулирования и управления, большой длине линий связи децентрализация систем управления является способом повышения живучести, снижения стоимости системы управления и эксплуатационных расходов. В децентрализированных АСУ ТП используется функционально-целевая и топологическая децентрализация, т.е. разделение сложного процесса или системы на части (подсистемы) по функциональному признаку и их пространственное разделение. При топологической децентрализации число локальных подсистем выбирается так, чтобы минимизировать суммарную длину линий связи. В распределенных АСУ ТП подсистемы функционально связаны и между процессорами управляющими подсистемами существует программный о бмен по каналам связи.

С вязанные микроЭВМ и микропроцессоры, используемые для целей управ­ления, образуют локальную управляющую вычислительную сеть. Подключение ЭВМ и процессоров к каналам связи производится через устройства сопряжения (УС). Наиболее распространенные топологические структуры взаимодействия подсистем: звездообразная, коль­цевая, и шинная.

Варианты построения соответст­венно представлены на рисунках 1.7,1.8,1.9.

Радиальная структура более проста в технической реализации и обеспечивает максимальные скоро­сти обмена. Надежность зависит от надежности центрального процес­сора (ЦП) т.к. потоки информации замыкаются через верхний уровень. Кольцевая и шинная структуры имеют возможность наращивания и работают независимо от исправности технических средств на уровне автоматики. Кольцевая система менее дорогостоящая, чем шинная, однако надёжность ее определяется надёжностью каждого узла сопряжения.

Автоматизированные системы управления предприятием (АСУ П) устанавливаются наряду с АСУ ТП для решения задач планирования, учета, экономии в рамках предприятия. Для конкретной реализации типовых структур, как локальных систем регулирования, так и АСУ ТП, используются различные технические средства. Рассмотрение аппаратных реализаций различных у стройств, входящих в системы управления и регулирования, приведено ниже.