Автоматизация печи дожига и газов

2. Структура системы управления

Современные системы автоматизации строятся в виде многоступенчатых структур, последовательно осуществляющих все необходимые функции контроля и управления.

При этом, на первой ступени обеспечивается управление отдельными агрегатами, установками и участками преимущественно посредством локальных систем контроля и управления и систем управления с применением микропроцессоров и ЭВМ.

На второй ступени обеспечивается обслуживание самостоятельных производственных комплексов, производств, линий, участков, цехов, связанных между собой общностью технологического процесса. На этой ступени системы управления с применением ЭВМ обеспечивают координацию работы подчинённых производственных единиц, распределение нагрузок между параллельно работающими установками, оптимизацию заданных показателей работы посредством воздействия на местные системы управления.

На следующей высшей ступени управления система автоматизации обеспечивает решение сложных задач по координации работы всех производственных и вспомогательных подразделений технологического объекта, распределению нагрузок и обеспечению оптимизации работы предприятия. Решение этих задач связано с рациональной организацией текущего и перспективного планирования, с учётом и анализом производственной деятельности предприятия и т.д.

Разрабатываемая АСУТП будет выполнять задачи, характерные для первой и второй ступеней управления.

Возможно несколько вариантов реализации АСУТП.

АСУТП, реализующая ручной режим, при котором комплекс технических средств выполняет информационные функции централизованного контроля и вычисления комплексных технических и технико-экономических показателей. Выбор и осуществление управляющих воздействий производит человек (оператор).

АСУТП, реализующая режим «советчика», при котором комплекс технических средств на основе анализа исходной информации разрабатывает рекомендации (советы) по управлению и осуществляет поиск оптимальных решений, а решение об их использовании принимается и реализуется оперативным персоналом.

АСУТП, реализующая автоматический режим, при котором комплекс технических средств реализует управляющие функции. Целью этих функций является автоматическая выработка и выдача управляющих воздействий на технологический объект управления. При этом различают режим супервизорного управления, когда средства управляющего вычислительного комплекса автоматически изменяют уставки и параметры настройки локальных регулирующих устройств вблизи точки оптимального ведения процесса, и режим прямого, непосредственного цифрового управления, когда управляющий вычислительный комплекс формирует воздействие непосредственно на исполнительные механизмы, а регуляторы вообще исключаются из схемы управления.

Для проектируемой АСУ ТП основными задачами являются:

• экономия топлива, сырья и материалов;
• понижение степени вреда окружающей среды;
• достижение оптимальной загрузки технологического оборудования;
• обеспечение безопасности функционирования объекта;
• оптимизация режимов работы технологического оборудования.

Разрабатываемая система будет работать в автоматическом режиме и иметь следующую структуру.

Первый уровень АСУТП составляют локальные средства автоматизации, включающие измерительные преобразователи, устройства управления и исполнительные механизмы, расположенные непосредственно на технологическом оборудовании и коммуникациях или вблизи них.

Второй уровень составляют программируемые логические контроллеры (ПЛК). На этот уровень возложены следующие функции:

• сбор данных об управляемом процессе,
• прием и передача данных во внешнюю промышленную сеть по соответствующему интерфейсу,
• первичная обработка (преобразование) сигналов измерительной информации,
• формирование регулирующих воздействий в соответствии с программно реализованными алгоритмами регулирования,
• выдача регулирующих воздействий на устройства управления.

Таким образом, ПЛК осуществляет непосредственное управление технологическими параметрами процесса без участия ЭВМ верхнего уровня.

На третьем уровне располагается ЭВМ, реализующая следующие функции:

• вторичная обработка сигналов измерительной информации,
• индикация и регистрация регулируемых и контролируемых параметров процесса,
• идентификация предельных и аварийных значений параметров процесса и их сигнализация,
• обеспечение для оператора возможности ручного управления процессом за счет создания автоматизированного рабочего места (АРМ) оператора.

Указанные уровни АСУТП образуют промышленный уровень автоматизированной системы управления предприятием (АСУП). Подключение ЭВМ оператора к локальной заводской сети позволяет взаимодействовать с другими АСУТП и функционировать в составе АСУП.

Использование в проектируемой системе управления ПЛК, осуществляющего непосредственное регулирование технологических параметров, позволяет высвободить ресурсы ЭВМ вышестоящего уровня для создания и хранения истории процесса, резервирования информации.

Использование ЭВМ позволяет осуществлять индикацию, регистрацию и сигнализацию технологических параметров в одном пункте – АРМ оператора, – что снижает загруженность оператора и повышает эффективность его работы. Кроме того, АРМ позволяет реализовать дублирование автоматического управления за счет введения ручного управления, что повышает безопасность и надежность функционирования всей АСУТП.

В качестве дополнений для данной АСУТП предложим комбинированную АСР для регулирования температуры в топке печи F03, с учетом расхода газов, поступающих в печь. В зависимости от расхода поступающих на сжигание газов будет меняться расход топливного газа, что обеспечит более точное поддержание заданной температуры.