АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

 

Кафедра инженерной кибернетики

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

 

(для студентов всех форм обучения специальностей

360140 – Автоматизация и информатизация в системах управления и

050702 – Автоматизация и управление)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                        Алматы 2005

СОСТАВИТЕЛИ: А.Л. Романчик,  Л.Н. Рудакова. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Методические указания к выполнению лабораторных работ (для студентов всех форм обучения специальностей 360140 – Автоматизация и информатизация в системах управления и 050702 – Автоматизация и управление).- Алматы: АИЭС, 2005.- 22 с.

 

               

 

 

 

          Настоящие методические указания составлены с целью приведения одноименного издания [1]  в соответствии с изменениями по числу часов аудиторных занятий, внесенными в учебный план, и соответствующей корректировкой  рабочей программы по данной  дисциплине.

Приведено содержание четырех лабораторных работ, выполнение которых направлено на закрепление знаний в части сравнительного изучения функциональной и технической структуры традиционных систем автомати-зированного управления и современных АСУ ТП.

Методические указания предназначены для студентов специальностей 360140 – Автоматизация и информатизация в системах управления и 050702 – Автоматизация и управление.

          Ил.11, табл.3, прилож.3, библиогр. – 5 назв.

 

 

 

          Рецензент: канд. тех. наук, доц. Ю.В. Шевяков.

 

 

 

 

 

 

 

Печатается по плану издания Алматинского института энергетики и связи на 2005 г.

 

 

 

 

© Алматинский институт энергетики и связи, 2005 г.

1 Лабораторная работа № 1. Изучение технической структуры подсистемы

дистанционного управления  регулирующей, запорной арматуры и механизмами вспомогательного оборудования парогенератора

 

Цель работы: изучить техническую структуру традиционной подсистемы дистанционного управления заданными средствами воздействия на процесс (СВП), освоить процедуру пользования данной подсистемой с рабочего места оператора-технолога (РМОТ), получить практические навыки в составлении функциональной структуры и организации РМОТ в современных АСУТП.

 

1.1 Краткие теоретические сведения

 

Подсистема дистанционного управления (ДУ) традиционной системы автоматизации или современной АСУ ТП в теплоэнергетике предназначена для передачи  команд оператора – технолога ТП в режиме ручного управления с его рабочего места, расположенного на операторском пункте (ОП), или с местного поста управления (МПУ), расположенного непосредственно в рабочей зоне, средствами воздействия на процесс (регулирующие клапаны, запорная арматура, насосы, вентиляторы, механизмы установок приготовления пылеугольного топлива и т.д.), в дальнейшем СВП. Кроме того, через подсистему ДУ в режиме автоматического управления передаются воздействия на СВП от автоматических устройств (аналоговые регуляторы, программируемые логические контроллеры) [2].

Состав СВП, имеющих технические средства ДУ и режимы их работы, определяется проектом системы автоматизации.

В качестве РМОТ  на ОП для дистанционного управления СВП в традиционной системе автоматизации используется стандартный  конструктив (пульт), в рабочей плоскости которого располагаются индивидуальные технические средства взаимодействия (интерфейса) оператора – технолога с СВП. Каждый СВП и его средства интерфейса имеют идентификатор  в виде буквенно-цифрового кода (монтажная позиция) в соответствии с функциональной схемой автоматизации (функциональной структурой). Обычно средства интерфейса для отдельного СВП группируются в определенной области плоскости пульта, образуя панель оператора (ПО) управления данным СВП.

В качестве средств интерфейса в традиционной системе используются [4]:

- средства формирования ручных команд и выбора режима управления СВП (кнопки, ключи возвратные, переключатели);

- средства визуализации текущего состояния СВП (индикаторы положения, световые индикаторы состояния, индикаторы тока или скорости вращения).

В традиционных системах практикуется также расположение средств интерфейса СВП на статических мнемосхемах технологического оборудования (планшет с отображением технологической схемы определенными символами) операторских или диспетчерских пунктов управления.

По составу функций  подсистема  ДУ традиционной системы автоматизации и АСУ ТП практически не отличаются, основное отличие заключается в технической реализации РМОТ с использованием рабочих станций (РС) на базе промышленных ПЭВМ, реализующих на их мониторах виртуальные ПО (виртуальные органы  фор-мирования  команд и средства визуализации) для дистанционного управления СВП, используя манипулятор управления курсором РС.

Подсистема ДУ в общем виде структурируется на четыре группы в зависимости от вида СВП:

- регулирующие клапаны;

          - запорная арматура;

          - насосы, механизмы с постоянной скоростью вращения;

          - насосы, механизмы с регулируемой скоростью вращения.

          Для каждой группы при проектировании выбирается  необходимый состав структурных элементов канала ДУ отдельным СВП согласно сформулированным условиям управления.

           1-ая группа обычно имеет следующие структурные элементы:

          - электрический  исполнительный механизм постоянной скорости перемеще-ния выходного вала с реверсированием (ИМПС) ;

          - пусковое устройство - силовой РЭ-1 передачи команды «прибавить»;

          - пусковое устройство - силовой РЭ-2 передачи команды «убавить»;

          - панель оператора (ПО) с функциями выбора режима управления «автомати-ческий - ручной» и подачи ручных команд «прибавить» - «убавить»;

- индикатор положения (ИП) выходного вала ИМПС (регулирующего клапана – РК).

          В соответствии с данным составом элементов структурная схема дистанционного управления ИМ регулирующим клапаном (РК) имеет вид, представленный на рисунке 1.1.

            2-ая группа СВП имеет следующие структурные элементы:

          - электрический исполнительный механизм постоянной скорости перемещения выходного вала с реверсированием (ИМПС) ;

          - пусковое устройство - силовой РЭ-1 передачи команды "открыть";

          - пусковое устройство - силовой РЭ-2 передачи команды "закрыть";

- панель оператора (ПО) с функциями выбора режима управления

«автоматический - ручной» и подачи ручных команд «открыть» - «закрыть»;

- индикатор положения (ИС) запорной арматуры («открыто» - «закрыто»).

 

РЭ1

РЭ2

"1" - 24 В

"убавить"

220/380 В

220/380 В

"1" - 24 В

"прибавить"

ПО

АР

ИМПС

ИП

РК


 


Рисунок 1.1 - Структурная схема дистанционного управления ИМ регулирующим клапаном

          В соответствии с данным составом элементов структурная схема дистанционного управления ИМПС запорной арматуры (ЗА)  будет иметь вид, представленный на рисунке 1.2.

РЭ1

РЭ2

"1" - 24 В

"закрыть"

220/380 В

220/380 В

"1" - 24 В

"открыть"

ПО

АУ

ИМПС

ИС

ЗА


 


Рисунок 1.2 - Структурная схема дистанционного управления ИМПС запорной арматуры

АУ – автоматическое устройство – автомат пуска – останова или двухпозиционный регулятор.

          3-я группа СВП имеет следующие структурные элементы:

          - электрический привод нереверсивный с постоянной скоростью вращения (ЭПС);

          - пусковое устройство - силовой РЭ передачи команды «включить» – «отключить»;

          - панель оператора (ПО) с функциями выбора режима управления «автоматический - ручной» и подачи ручных команд «включить» – «отключить»;

          - индикатор состояния (ИС) насоса («включен» – «отключен»).

          В соответствии с выбранным составом элементов структурная схема дистанционного управления ЭПС (механизма Н) будет иметь вид, представленный на рисунке 1.3.

          Структурная схема ДУ насосом (механизмом) с регулируемой скоростью электропривода в рамках настоящей лабораторной работы не рассматривается.   

РЭ

"1" - 24 В

"отключить"

220/380 В/ 6кВ

"1" - 24 В

"включить"

ПО

ЛУ

ЭПС

ИС

Н


 


Рис.1.3 - Структурная схема ДУ насосом (механизмом) с постоянной скоростью вращения

 

1.2 Порядок выполнения лабораторной работы

 

Данная лабораторная  работа выполняется   на следующих стендах:

- стенд дистанционного управления регулирующей и запорной арматуры;

- стенд-тренажер установки пылеприготовления парогенератора БКЗ-420-140 (СТ).                                                                                                     

1.2.1 Ознакомиться с устройством стендов.

1.2.2 Используя типовые структурные схемы ДУ, составить фактические структурные схемы для всех видов СВП (техническая структура) с указанием типов ИМ, пусковых устройств и средств ПО.

Примечание - Так как на СТ используются модели электроприводов и пусковых устройств, то их конкретные типы не указывать.

1.2.3 Подать напряжение питания на стенды и ознакомиться с процедурой дистанционного управления СВП.

1.2.4 Снять временные диаграммы работы канала ДУ РК, ЗА и моделью одного из механизмов установки пылеприготовления.

1.2.5 Составить функциональные схемы ДУ для  обоих стендов, используя стандартный буквенный код отображения функций управления, рассмотренный при изучении дисциплины АТТП, и мнемосхему СТ (в качестве принципиальной технологической схемы).

 

1.1   Контрольные вопросы

 

1.3.1 Какие технические средства образуют ПО  РК (ЗА, отдельным механизмом установки пылеприготовления)?

1.3.2 Чем отличаются средства визуализации текущего состояния ЗА и насосов (механизмов)?

1.3.3 Какие отличительные признаки по временной форме имеют команды оператора, подаваемые на РК и ЗА (механизм)?

1.3.4 Опишите последовательность действий оператора при ДУ РК (ЗА, насосом или механизмом).

1.3.5 Как составить функциональную структуру ДУ СВП по его технической структуре?

 

1.4 Оформление отчета

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

1.4.1 Цель работы.

1.4.2 Краткое содержание работы.

1.4.3 Структурные  схемы (техническая  структура или техническое  обеспече-ние) ДУ СВП.

1.4.4 Временные диаграммы ДУ СВП.

1.4.5 Функциональную схему подсистемы ДУ обоих стендов.

 

 

2 Лабораторная  работа № 2.  Изучение технической структуры информационной подсистемы установки пылеприготовления

 

Цель работы: изучить состав информационного обеспечения и техническую структуру информационной подсистемы установки пылеприготовления, реализованной на аналоговых технических средствах, ознакомиться с процедурой пользования данной подсистемой с рабочего места оператора-технолога (РМОТ), получить практические навыки в составлении ее функциональной и технической структуры с использованием современных технических средств АСУ ТП.

 

2.1 Теоретические сведения

 

Информационная подсистема (ИНФ) традиционной системы автоматизации или современной АСУ ТП, в частности, в теплоэнергетике предназначена для представления регламентированной  информации об измеряемых параметрах на РМОТ, расположенных в соответствии с их уровнями технологической  иерархии управления процессом:

- непосредственно на объекте (по месту);

- на местных (локальных) пунктах или щитах управления (МЩУ),  расположенных в рабочей зоне объекта;

- в отдельных помещениях (операторских пунктах - ОП),  именуемых на ТЭС – блочный щит управления энергоблоком (БЩУ), групповой щит отдельными агрегатами (ГРЩУ).

Основное РМОТ котельного агрегата, например, БКЗ-420-140 располагается на ГРЩУ и содержит  3-4 стандартных конструктива  (панели) отображения измеряемой информации и соответствующее им количество пультов (лабораторная работа № 1).

При проектировании традиционных систем автоматизации отображение измеряемой информации обычно распределяется между панелями в соответствии с ее принадлежности к технологическим трактам парогенератора. Например, панель отображения информации водопарового, газовоздушного и топливного трактов и т.д. Установка пылеприготовления парогенератора БКЗ-420-240 относится к топливному тракту.

Фасадная сторона панели отображения разбита на две функциональные  зоны расположения средств интерфейса оператора с объектом:

- средств визуализации аналоговой информации об измеряемых технологических параметрах;

- средств визуализации дискретной информации - предупредительных или аварийных сообщений.

Средствами  интерфейса  визуализации аналоговой информации являются круглые или прямоугольные шкалы со стрелочными указателями  вторичных показывающих (индицирующих)  и диаграммные ленты  регистрирующих приборов.

Средствами интерфейса визуализации дискретной информации являются  световые табло с текстом предупредительного или аварийного сообщения, квитирование (подтверждение приема) которых выполняется  оператором с пульта. Фон табло аварийных сообщений обычно выделяется красным цветом.

Каждый вторичный прибор имеет идентификатор (монтажная позиция и наименование измеряемого параметра технологического тракта).

Вторичный показывающий (регистрирующий) прибор является конечным структурным элементом (пунктом или точкой) канала измерения технологического параметра.

Первичные структурные элементы:

          - канал измерения температуры (первичный преобразователь, нормирующий преобразователь с унифицированным выходом или без нормирования);

          - канал измерения давления (первичный преобразователь с унифицированным выходом или без нормирования);

          - канал измерения расхода (сужающее устройство, первичный преобразователь с унифицированным выходом или без нормирования);

          - канал измерения уровня (уравнительный сосуд, первичный преобразователь с унифицированным  выходом или без нормирования).

          Величина диапазона измерения и размерность параметра, представленные  на шкале вторичного прибора, его тип, а также характеристики рабочей среды в месте измерения и Ду трубопровода характеризуют вид отборного устройства и первичного преобразователя, их технические характеристики, наличие нормирующего преобразователя:

          - температуры ТСМ, ТСП, ТХК, ТХА;

          - давления ДИ, ДА, ДВ, ДИВ;

          - расхода пара и воды - диафрагмы ДКА, ДБА и дифференциальный манометр  ДД со стандартным значением DP  соответственно;

- расхода газа и воздуха – сопла Вентури и дифференциальный  манометр  ДД  со стандартным значением DP соответственно;

          - уровня - уравнительный сосуд и  ДД со стандартным значением DP.

Для указанных выше видов первичных преобразователей расхода, давления, уровня  и нормирующих преобразователей сигналов ТСМ, ТСП, ТХК и ТХА выбирают стандартное значение диапазона изменения выходного сигнала для интерфейса с входной частью информационной подсистемы (вторичными приборами), например, с диапазоном 0-5 мА или 4-20 мА.

          Структурные схемы элементов различных каналов измерения без потребителя информации (вторичный прибор, аналоговый регулятор, МПК) имеют вид, представленный на рисунках 2.1-2.5.

 

ТСМ 50М

НП

 

0-5 мА

0-150 °С

 

 

 

 

 


Рисунок 2.1 - Структурная схема каналов измерения температур

в диапазоне 0-150 ºС

 

ТХК

НП

 

0-5 мА

0-400 °С

 

 

 

 

 


Рисунок 2.2 - Структурная схема каналов измерения температур

 в диапазоне 0-400 ºС

 

 

ДИ

Рмакс=0,4МПа

 

 


0-0,4 МПа

0-5 мА

         

 

 

Рисунок 2.3 - Структурная схема каналов измерения давления 

в диапазоне 0-0,4 МПа

 

 

 

ДД

Рмакс=0,063МПа

0-5 мА

ДД

Рмакс=0,063МПа

DРmax=0,063МПа

 

ДКА

         

0-2500 т/час

 

 

 


Рисунок 2.4 - Структурная схема каналов измерения расхода

ДКА - камерная диафрагма.

0-5 мА

 

0-1000 мм в ст

ДД

Рмакс=010кПа

DРmax=10 кПа

СУ

 

 

 

 

 


Рисунок 2.5 - Структурная схема каналов измерения уровня в диапазоне 0-1 м

 

2.2 Порядок выполнения лабораторной работы

 

Данная лабораторная  работа выполняется   на стенде-тренажере установки пылеприготовления парогенератора БКЗ-420-140 (СТ).                                                                                                      

2.2.1 Ознакомиться с устройством стенда с выделением зон средств визуализации аналоговой и дискретной информации.

2.2.2 Используя состав средств визуализации аналоговой информации (вторичных приборов) на панели стенда, составить перечень измеряемых параметров и состава функций их отображения на данном РМОТ по установленной форме (Приложение А).

2.2.3 Используя состав средств визуализации дискретной информации, составить их перечень с выделением их категории сообщения.

2.2.4 Используя типовые  структурные схемы каналов измерения, тип прибора, величину диапазона измерения, составить фактические структурные схемы каналов измерения для данного СТ.

2.2.5 Составить функциональную схему информационной  подсистемы установки пылеприготовления, используя стандартный буквенный код отображения функций управления, рассмотренный при изучении дисциплины АТТП, и мнемосхему СТ  (в качестве  принципиальной технологической схемы).

 

2.3 Контрольные вопросы

 

2.3.1 Какие технические средства образуют панель отображения аналоговой  и дискретной информации установки пылеприготовления?

2.3.2 Какие функции выполняют вторичные приборы и как их установить, используя данные об их визуальном осмотре?

2.3.3  Какие функции выполняют световые табло?

2.3.4 Какие категории дискретных сообщений представляются оператору установки пылеприготовления?

         2.3.5 Опишите последовательность действий оператора при получении дискретного сообщения.

2.3.6 Как составить функциональную структуру информационной подсистемы по ее технической структуре и наоборот?

 

2.4 Оформление отчета

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

2.4.1 Цель работы.

2.4.2 Краткое содержание работы.

2.4.3 Перечни измеряемой аналоговой и дискретной информации.

2.4.4 Техническую структуру каналов измерения.

2.2.5 Функциональную схему информационной подсистемы.

 

 

3 Лабораторная работа № 3. Изучение функциональной структуры системы автоматизации химико-технологического объекта

            

Цель работы: изучить состав функций системы автоматизации физико-химического объекта, реализованной на аналоговых технических средствах, ознакомиться с процедурой управления данным объектом при работе на номинальных параметрах, получить практические навыки в составлении ее технической структуры с использованием современных технических средств АСУ ТП.

 

         3.1 Теоретические сведения

 

Система автоматизации  химико-технологического объекта, представленная в виде аналоговой модели на стенде № 4, содержит:

- аналоговую модель ректификационной колонны;

- панель визуализации аналоговой и дискретной информации;

- панель дистанционного управления регулирующими органами.

 Состав функций системы автоматизации данным объектом представлен в виде функциональной  схемы, расположенной на планшете над стендом №4 и на рисунке  (Приложение Б).

Входами аналоговой модели являются непрерывные регулирующие воздействия, реализованные в режиме дистанционного управления с помощью рукояток переменных резисторов R1-R9 (физическая модель пропорционального исполнительного механизма), величина регулирующих воздействий контролируется соответствующими индикаторами  положений.

Выходы модели ректификационной колонны, реализованной на операционных усилителях,  контролируются приборами типа РП-160 П1-П12, число которых

соответствует числу измеряемых технологических параметров, а наименование измеряемого параметра представлено на лицевой панели прибора РП-160. Кроме визуализации аналоговой информации для оператора, приборы РП-160 формируют дискретные сообщения об отклонениях измеряемых параметров с помощью световых транспарантов (табло) с указанием текста сообщения.

         Ректификационная колонна является многомерным многосвязанным объектом регулирования технологических параметров, которые необходимо поддерживать на заданных значениях, не допуская отклонений до установленных предельных величин.

          Информационная мощность рассматриваемой системы автоматизации (АСУ ТП) характеризуется  числом измеряемых технологических параметров, информацией о состоянии СВП, числом формируемых дискретных сообщений и управляющих воздействий.

 

3.2 Порядок выполнения лабораторной работы

 

Данная лабораторная  работа выполняется на стенде-тренажере, предназначен-ном для обучения операторов данным видом объектов управления.

3.2.1 Ознакомиться с функциональной схемой автоматизации ректификацион-ной колонны и перерисовать ее на листе формата А 4.                                                                                                    

3.2.2 Используя средства визуализации аналоговой, дискретной информации и дистанционного управления, ознакомиться с процедурой управления колонной в ручном режиме в соответствии со структурной схемой установки как объекта управления (рисунок 3.1) и определить коэффициенты передачи по указанным каналам управляющих и возмущающих воздействий (по заданию преподавателя):

3.2.2.1 включить стенд;

3.2.2.2 воздействуя на регулирующие органы, установить номинальное значение регулируемых параметров (отсутствуют сигналы отклонений на табло сигнализации) и записать их начальные значения;

3.2.2.3 для заданных каналов изменить управляющее воздействие на фиксированную величину D X входа;

3.2.2.4 после окончания переходного процесса записать установившиеся значения выходных параметров и определить величину D Y выхода;

3.2.2.5 по пунктам 3.2.2.3 и 3.2.2.4 определить величину коэффициента передачи по каналам управляющих и возмущающих воздействий. Результаты занести в таблицу 2.

3.2.3 Установить состав функций информационной подсистемы путем составления перечня измеряемых технологических параметров и указания состава их функций по измерению, преобразованию, отображению в виде таблицы 1 по установленной форме (лабораторная работа № 2).

 

 

0-100 %

Уровень в кубе колонн

Температура верха колонн

Расход сырья

на установку

1

6

7

5

4

2

3

+

-

Расход кубовой жидкости

Уровень в дефлегматоре

Расход охлаждающей воды

Расход дистиллята

Клапан сброса кубовой жидкости

Клапан подачи флегмы в колонну

Клапан выхода готового продукта

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рисунок 3.1 - Структурная схема ректификационной установки как объекта регулирования

 

Таблица 2

Наименование управляющего воздействия Xn

Наименование выходного параметра Yn

Приращение входного воздействия

D Xn

Приращение выходного параметра

D Yn

Коэффициент передачи k

1.

 

 

 

 

2.

 

 

 

 

3.

 

 

 

 

 

 

3.2.4 Установить состав функций подсистемы автоматического регулирования.

3.2.5 Оценить информационную мощность рассмотренной системы автоматизации (АСУТП), оценить состав необходимых модулей ввода и вывода для реализации ее технической структуры  на современных технических средствах.

 

3.3 Контрольные вопросы

 

3.3.1 Какие технические средства образуют панель отображения   аналоговой  и дискретной информации установки ректификации?

3.3.2 Какие функции выполняют приборы РП-160 и как установить их состав по данным визуального осмотра?

3.3.3 Какие функции выполняют световые табло?

3.3.4 Какие категории дискретных сообщений представляются оператору ректификационной установки?

3.3.5 Какие виды управляющих воздействий по временной форме и их наименование используются для управления ректификационной колонной?

3.3.6 Как установить информационную мощность данной системы автоматизации?

3.3.7 Как составить техническую структуру  по ее функциональной структуре?

 

3.4 Оформление отчета

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

3.4.1 Цель работы.

3.4.2 Краткое описание работы ректификационной установки.

3.4.3 Перечни измеряемой аналоговой и дискретной информации.

3.4.4 Предлагаемую техническую структуру АСУ ТП.

3.2.5 Функциональную схему автоматизации установки ректификации.

 

4 Лабораторная работа № 4. Изучение принципов построения макета видеокадра мнемосхемы объекта управления

 

Цель работы: изучить принципы и процедуру построения макета видеокадра мнемосхемы объекта управления по его функциональной схеме   автоматизации с использованием прикладного  программного обеспечения  или  графических ре-дакторов.

 

4.1 Теоретические сведения

 

Мнемосхемы видеокадров технологических объектов управления имеют вид, представленный на рисунке 4.1

Различают две части области графического отображения процесса.

Область статического изображения включает  элементы  кадра, не изменяющие свое отображение – статические элементы (Приложение В):

- графические элементы (пиктограммы или примитивы), изображающие техно-логическое оборудование в плоской или объемной форме (теплообменные аппараты, емкости, элементы трубопроводов, СВП);

- надписи, буквенно-цифровые обозначения.

 

Обзорная

 область

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Область

отображения

 процесса

 

 

 

                                                      

              

 

 

 

 

 

Рисунок 4.1 - Видеокадр мнемосхемы  дистилляционной опреснительной установки

 

Область динамического отображения включает элементы кадра, отображающие значения переменных величин процесса   и статуса СВП:

- текущие значения переменных величин процесса в цифровой форме;

- текущие значения переменных величин процесса в аналоговой форме (плоские или круглые шкалы);

- отображение статуса пиктограмм СВП;

- тексты ввода – вывода;

- активные элементы панелей оператора управления СВП (кнопки, полосы прокрутки выбора режима управления РУЧ - АВТ, движки  задатчиков аналоговых регуляторов и т.д.).

Текущие значения переменных величин процесса  в цифровой форме отображаются в виде десятичного числа от 3-х до 9-и разрядов до запятой и от 0 до 5-и разрядов после запятой  в  специальных окнах – панелях отображения, распола-гаемых в месте измерения, рядом с статическими элементами мнемосхемы, изображающими технологическое оборудование, причем единица измерения переменной процесса отображается в окне рядом с цифровым значением и является статическим элементом.

Рисунок 4.2 - Панель отображения переменной процесса в цифровой форме

На данной панели также указывается  монтажная позиция или буквенно-цифровой код переменной процесса согласно проекта АСУ ТП.

Шкалы отображают значения переменных величин процесса  в  аналоговой форме. Текущее значение отображается с помощью указателя или гистограммы (уровня). Указатели и уровни выводятся на фоновой поверхности отличающегося цвета (например, зеленого при нормальных значениях). Можно создавать горизонтальные или вертикальные шкалы. Отклонения измеряемого параметра за допустимые пределы сигнализируются изменением цвета указателя или уровня (например, желтый цвет – отклонения до первого предела, а красный – аварийные отклонения). Пример отображения уровня воды в технологических аппаратах СД-1, СД-2 и 10 ВА на рисунке 4.1.

           Состояние (статус) СВП (задвижка, насос) отображается изменением цвета их пиктограммы. Например, состояние «закрыто» или «отключен» отображается серым цветом, а состояние «открыто» или «включен» отображается зеленым цветом.

 

«Насос отключен»                                       

«Насос включен»                                        

«Задвижка закрыта»                                         

«Задвижка  открыта»                                       

Примеры  видеокадров мнемосхем  приведены на демонстрационном стенде «АСУ ТП дистилляционной опреснительной установки».

 

 

4.2 Порядок выполнения лабораторной работы

 

Данная лабораторная  работа выполняется на компьютере, оснащенном прикладным программным обеспечением (SCADA-пакет), например, GENESIS 32  с графическим редактором Graf Works [3].

4.2.1 Ознакомиться  с демонстрационным стендом «АСУ ТП дистилляцион-ной опреснительной установки».                                                                                                     

4.2.2 Получить задание от преподавателя в виде функциональной схемы автоматизации (ФСА) объекта управления.

4.2.3 Открыть графический редактор Graf Works.

4.2.4 Выбирая нужные примитивы (Приложение В) из библиотеки редактора, согласно заданной ФСА, построить макет видеокадра заданного объекта управления.

Примечание - При отсутствии в библиотеке нужного примитива  выполнить его графическое изображение с помощью элементарных примитивов типа «линия», «круг» и т.д.

 

4.3 Контрольные вопросы

 

4.3.1 Какие примитивы используются для отображения трубопроводов и СВП?

4.3.2 Какие примитивы используются для отображения технологического оборудования?

         4.3.3 Как отображаются значения измеряемых технологических параметров?

         4.3.4 Как осуществляется визуализация статуса СВП?

 

4.4 Оформление отчета

 

Отчет по лабораторной работе должен содержать:

4.4.1 Цель работы.

4.4.2 Краткое описание порядка выполнения мнемосхемы ТОУ.

4.4.3 Копию файла мнемосхемы на дискете.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение А

 

Таблица А1 - Перечень измеряемых параметров процесса_______________________

________________________________________________________________________

 

Наименование измеряемого параметра

Место отображения

Номи-нальное значение

центральный операторский пульт

по месту

функции отображения

функции отображения

постоян-

ная инди-кация

регистра-ция

сигнали-зация

 

постоян-

ная инди-кация

регистра-ция

1 …

 

 

 

 

 

 

 

2 …

 

 

 

 

 

 

 

3 …

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


конденсатор

Сборник продукции

А7

А6

А4

А5

Готовая  продукция

А3

А2

А1

Исходное сырье

пар

пар

ребойлер

бойлер

Охл.

 вода

TE

6-1

PE

11-1

TE

2-1

FE

1-1

FT

1-2

FE

5-1

FT

5-2

LE

7-1

TE

3-1

FT

4-2

FE

4-1

LT

9-1

FE

8-1

FT

8-2

FT

8-2

FE

8-1

FT

10-2

FE

10-1

TRCA

2-3

TRCA

FRCA

3-3

5-3

1-3

FRCA

H

L

L

L

L

H

H

H

TRCA

FRC

FRCA

LRCA

FRCA

FRC

LRCA

PRCA

H

H

L

L

L

6-3

4-3

8-3

H

H

L

H

L

H

L

8-3

7-2

9-2

10-3

11-3

Колонна ректификации

флегма

НГП

НОК

НРЦ

Кубовая жидкость

HC

5-4

HC

 

2-4

HC

 

HC

 

HC

 

HC

 

HC

 

GI

 

GI

 

GI

 

GI

 

GI

 

GI

 

GI

 

5-5

2-5

1-5

8-4

8-5

4-5

4-4

8-4

10-4

10-5

8-5

Панель оператора

Панель отображения

НРЦ – насос рециркуляции кубовой жидкости;

НОК – насос откачки кубовой жидкости;

НГП – насос готовой продукции

1-4

PT

11-2

TT

2-2

TT

3-2

TT

6-2

LT

7-2

Приложение Б

Функциональная схема автоматизации установки ректификации

 

Подпись: 19
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



Приложение В

 

Таблица В1 - Примитивы мнемосхем технологических объектов управления

Элементы трубопроводов

 

 

Ручной запорный клапан (задвижка)

 

 

Регулирующий клапан с исполнительным механизмом

 

 

Запорный клапан (задвижка) с исполнительным механизмом

 

 

Электропривод

 

 

Активатор (мешалка) с электроприводом

 

 

 

 

Насос

 

 

 

Вентилятор

 

 

 

Бак 1

 

 

 

 

 

Бак 2

 

 

 

 

 

Поверхность нагрева

 

 

 

 

Бункер сыпучего материала

 

 

 

 

Продолжение таблицы В1

 

Конвейер

 

 

Факел камеры сгорания

 

 

 

 

Панель 1 отображения  численного         

значения измеряемого параметра

 

 

Панель 2 отображения  численного         

значения измеряемого параметра

 

Панель 3 отображения  аварийного сообщения

 

 

Панель 4 отображения  сообщения

 

 

Числовая информация

 

Время

 

 

Числовое значение

 

Кнопка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

 

1. Бисаринова Р.Ж., Ибраева Л.К., Сябина Н.В., Хан С.Г. Автома-тизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Методические указания к лабораторным работам. – Алматы: АЭИ, 1996.–29 с.

2. Дорф Р. Современные системы управления/Р.Дорф, Р.Бишоп. Пер. с англ. Б.И. Копылова. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2002.- 832 с.: ил.

3. Аристова Н.И., Корнеева А.И. Промышленные программно-аппаратные средства на российском рынке АСУТП. -М.: Научтехлитиздат, 2001.

4. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов. Колос, 2004.

5. Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП: Учебное пособие для вузов. –М. : Энергоиздат, 1981.

 

 

 

 

Содержание

 

1 Лабораторная работа № 1. Изучение технической структуры подсистемы дистанционного управления  регулирующей, запорной арматуры и механизмами вспомогательного оборудования парогенератора                                                    3

2 Лабораторная работа № 2. Изучение технической структуры информационной подсистемы установки пылеприготовления                                                           7

3 Лабораторная работа № 3. Изучение функциональной структуры системы автоматизации химико-технологического объекта                                            11

4 Лабораторная работа № 4. Изучение принципов построения макета видеокадра мнемосхемы объекта управления                                                                           14

Приложение А                                                                                                         18

Приложение Б                                                                                                         19

Приложение В                                                                                                                   20

Список литературы                                                                                                 22

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Сводный план 2005 г., поз. 18 

 

 

Александр Леонидович Романчик

Лариса Николаевна Рудакова

 

 

 

 

 

 

 

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ

Методические указания к выполнению лабораторных работ

 

(для студентов всех форм обучения специальностей

360140 – Автоматизация и информатизация в системах управления и

050702 – Автоматизация и управление)

 

 

 

 

 

 

Редактор    Сыздыкова Ж.М.

 

 

 

 

 

Подписано в печать __. __. __.                                              Формат 60х84  1/ 16

Тираж  50 экз.                                                               Бумага типографская №1

Объем 1,5 уч.-изд. л.                                                     Заказ _____. Цена     тг.

 

 

 

 

Копировально-множительное бюро

 Алматинского института энергетики и связи

050013, Алматы, Байтурсынова, 126