2.2.  СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ ИЗМЕРЕНИЯ И УПРАВЛЕНИЯ

Структурные схемы управления и контроля в проектах автоматизации рекомендуется разрабатывать в соответствии с руководящим техническим материалом «Автоматизированные системы управления технологическими процессами. Структурные схемы управления и контроля. Методика оформления» (РТМ 252.40 - 76 Минприбора).

На структурной схеме отображаются в общем виде основные решения проекта по функциональной, организационной и технической структурам автоматизированной системы управления технологическими процессами (АСУ ТП) с соблюдением иерархии системы и взаимосвязей между пунктами контроля и управления, оперативным персоналом и технологическим объектом управления. Принятые при выполнении структурной схемы принципы организации оперативного управления технологическим объектом, состав и обозначения отдельных элементов структурной схемы должны сохраняться во всех проектных документах на АСУ ТП, в которых они конкретизируются и детализируются :

скуд

функциональных схемах автоматизации, структурной схеме комплекса технических средств (КТС) системы, принципиальных схемах контроля и управления, а также в проектных документах, касающихся организации оперативной связи и организационного обеспечения АСУ ТП.

Исходными материалами для разработки структурных схем являются;

а)   задание на проектирование АСУ ТП;

б)   принципиальные технологические схемы основного и вспомогательного производств технологического объекта;

в)   задание на проектирование оперативной связи подразделений автоматизируемого технологического объекта;

г)   генплан и титульный список технологического объекта.

Структурная схема разрабатывается на стадиях «проект» и «рабочий проект». На стадии «рабочая документация» при двухстадийном проектировании структурная схема разрабатывается только в случае изменений технологической части проекта или решений по АСУ ТП, принятых при утверждении проекта автоматизации.

В качестве примера на рис. 2.4 приведена структурная схема управления сернокислотным производством.

На структурной схеме показывают:

а)   технологические подразделения авто-

матйзируемого объекта (отделения, участки, цехи, производства);

б)   пункты контроля и управления (местные щиты, операторские и диспетчерские пункты и т. п.), в том числе не входящие в состав разрабатываемого проекта, но имеющие связь с проектируемыми системами контроля и управления;

в)   технологический (эксплуатационный) персонал и специализированные службы, обеспечивающие оперативное управление и нормальное функционирование технологического объекта;

г)   основные функции и технические средства (устройства), обеспечивающие их реали

зацию в каждом пункте контроля и управления;

д)   взаимосвязь подразделений технологического объекта, пунктов контроля и управления и технологического персонала между собой и с вышестоящей системой управления (АСУ).

Элементы структурной схемы изображаются, как правило, в виде прямоугольников. Отдельные функциональные службы [отдел главного энергетика (ОГЭ), отдел главного механика (О ГМ), отдел технического контроля (ОТК) и т. п.] и должностные лица (директор, главный инженер, начальник цеха, начальник смены, мастер и т. п.) допускается изображать на структурной схеме в виде кружков.

Внутри прямоугольников, изображающих участки (подразделения) автоматизируемого объекта, раскрывается их производственная структура. При этом выделяются цехи, участки, технологические линии либо группы агрегатов для выполнения законченного этапа технологического процесса, которые являются существенными для раскрытия в документах проекта всех взаимосвязей между управляемой (технологическим объектом управления) и управляющей системами.

На схеме функции АСУ ТП могут указываться в виде условных обозначений, расшифровка которых дается в таблице на поле чертежа (табл. 2.1).

Наименование элементов производственной структуры должны соответствовать технологической части проекта и наименованиям, используемым при выполнении других документов проекта АСУ ТП.

Взаимосвязь между пунктами контроля и управления, технологическим персоналом и объектом управления изображается на схеме сплошными линиями. Слияние и разветвление линий показываются на чертеже линиями с изломом (рис. 2.4).

При наличии аналогичных технологических объектов (цехов, отделений, участков и т. д.) допускается раскрывать на схеме структуру управления только для одного объекта. Об этом на схеме даются необходимые пояснения.

Из структурной схемы на рис. 2.4 следует, что система управления основными технологическими процессами сернокислотного производства четырехуровиевая:

первый уровень — местное управление агрегатами, осуществляемое аппаратчиками с рабочих постов;

второй уровень — централизованное управление несколькими агрегатами, входящими в тот или иной технологический

участок, осуществляемое старшим аппаратчиком;

третий уровень — централизованное управление несколькими участками, входящими в I и II (или III и IV) технологические линии сернокислотного производства;

четвертый уровень — управление с диспетчерского пункта всеми технологическими линиями сернокислотного производства, осуществляемое диспетчером.

Структурные схемы выполняются, как правило, на одном листе. Таблица с условными обозначениями (табл. 2.1) располагается на поле чертежа схемы над основной надписью. Таблица заполняется сверху вниз. При большом числе условных обозначений продолжение таблиш>і помешают слева от основной надписи с тем же порядком заполнения. Основную надпись и дополнительные графы к ней выполняют согласно ГОСТ 21.103-78.

Толщину линий на схеме выбирают в соответствии с ГОСТ 2.303 — 68. Рекомендуется использовать для условных изображений линии толщиной 0,5 мм; для линий связи — 1 мм; для остальных линий — 0,2 —

0,3 мм.

Размеры цифр и букв для надписей выбирают в соответствии с ГОСТ 2.304 — 81. Пояснительный текст следует выполнять в соответствии с ГОСТ 2.316 — 68. Текстовую часть, помещенную на поле чертежа, располагают над основной надписью. Между текстовой и основной надписями не допускается помещать изображения, таблицы и т. п. Пункты пояснительного текста должны иметь сквозную нумерацию. Каждый пункт записывают с красной строки. Заголовок «Примечание» не пишут. В тексте и надписях не допускаются сокращения слов, за исключением общепринятых, а также установленных приложениями к ГОСТ 2.316 — 68 и ГОСТ 2.105-79.

Размеры всех условных изображений не регламентируются и выбираются по усмотрению исполнителя с соблюдением одинаковых размеров для однотипных изображений.

В настоящее время для технологического контроля и автоматического управления широкое применение находят агрёгатиро'ванные системы средств телемеханики, комплексы технических средств локальных измерительных и управляющих систем, агрегатирован- ные системы контроля и регулирования, электрические централизованные и др.

Агрегатированные комплексы выполняются, как правило, на элементах микроэлектронной техники, имеют развитую и гибкую систему связей между входящими

в нее устройствами, а также с объектом управления и обслуживающим персоналом, обеспечивающую достаточно широкие возможности их использования в различных вариантах компоновки и режимах работы.

Так, например, мини-ЭВМ семейства СМ находят широкое применение для компоновки различных структур АСУ ТП в энергетической, химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, газовой, металлургической, металлообрабатывающей, горнорудной, приборостроительной, целлюлозно- бумажной и других отраслях промышленности. Комплекс позволяет реализовать следующие информационно-вычислительные функции АСУ ТП:    ^

сбор, первичную обработку и хранение информации;

косвенные измерения параметров процесса и состояния технологического оборудования;

сигнализацию состояния параметров технологического процесса и оборудования;

расчет технико-экономических и эксплуатационных показателей технологического процесса и технологического оборудования;

подготовку информации для вышестоящих и смежных систем и уровней управления;

регистрацию параметров технологического процесса, состояний оборудования и результатов расчета;

контроль и регистрацию отклонений параметров процесса и состояния оборудования от заданных;

анализ срабатывания блокировок и защит технологического оборудования;

диагностику и прогнозирование хода технологического процесса и состояния технологического оборудования;

оперативное отображение информации и рекомендаций ведения технологического процесса и управления технологическим оборудованием;

выполнение процедур автоматического обмена информацией с вышестоящими и смежными системами управления.

На базе мини-ЭВМ СМ-1634, СМ-2М, СМ-1210 реализуются управляющие вычислительные комплексы (УВК), выполняющие различные функции, в том числе:

регулирование отдельных параметров технологического процесса;

однотактное логическое управление; каскадное регулирование; многосвязанное регулирование; программные и логические операции дискретного управления процессом и оборудованием;

оптимальное управление установившимся режимом технологического процесса и работы оборудования;

оптимальное управление переходным процессом;

оптимальное управление технологическим объектом в целом.

В проекте автоматизации необходимо произвести выбор и компоновку агрегатиро- ванных комплексов технических средств и средств автоматизации, т. е. на базе типовых технических средств разработать структурную схему технологического контроля и управления определенными параметрами данного объекта автоматизации.

На структурной схеме агрегатированные и модульные элементы комплекса технических средств и средств автоматизации изображают в виде прямоугольников с указанием в них условных обозначений. Расшифровка этих обозначений с указанием их функций производится в таблице, помеш.ен- ной на чертеже схемы. Связь между элементами схемы изображается линиями со

стрелками, показывающими направление прохождения сигналов.

В качестве примера на рис. 2.5 приведена улрощенная структурная схема технического обеспечения АСУ ТП доменной печи № 9 Криворожского металлургического завода, построенная с использованием средств УВК. Доменная печь имеет конвейерную систему подачи материалов на колошник. Сбор информации о работе доменной печи, конвейерной системы, шихтоподачи и других систем осуществляется датчиками уровня ДУ в шихтовых и датчиками вида материала ДБМ в промежуточных бункерах, сигнализаторами С наличия и вида материалов на конвейерах переполнения течек и промежуточных воронок, датчиками давления и перепада давления ДДПД в отдельных полостях загрузочного устройства, датчиками угла поворота ДУП лотка загрузочного устройства, датчиками температуры ДТ, датчиками расхода ДР и т. п.

Обработка и предоставление информации, стабилизация или изменение по задан-

ной программе технологических параметров, ввод информации в УВМ и вывод рекомендаций по управлению ходом доменной печи и другие операции осуществляются с помощью технических средств централизованного контроля и управления работой доменной печи.

При разработке проектов автоматизации сложных технологических процессов с использованием агрегатированных комплексов вычислительной техники, требующих предварительного проведения научно-исследовательских экспериментальных работ в условиях действующего оборудования в период освоения проектных мощностей, следует предусматривать поэтапное выполнение монтажных работ и включение УВК в работу.

В общем случае можно рекомендовать следующее поэтапное включение УВК в работу;

1)   пуск объекта с технологическим контролем и автоматическим управлением от

локальных систем регулирования; в этот период уточняются динамические и статические характеристики объекта, устраняются ошибки монтажа и проекта, возможные де-, фекты технологического оборудования, стабилизируется технологический процесс и т. п.; отрабатываются программы и алгоритмы на УВМ без их подключения к действующему технологическому оборудованию;

2)   подключение УВМ к действующему технологическому оборудованию и включение ее в режим «советчика» с выдачей эксплуатационному персоналу рекомендаций по управлению ходом доменной печи;

3)   включение УВМ в режим автоматического управления объектом через системы локального регулирования.

При необходимости в проектах автоматизации приводятся структурные схемы отдельных комплексов технических средств и средств автоматизации.