Состав средств автоматизации АСУТП

Состав средств автоматизации АСУТП подразделяется на средства получения, преобразования, передачи, отображения и ввода информации, регулирующие (управляющие), вычислительные и исполнительные устройства, приборы и устройства, необходимые для наладки и проверки работоспособности комплекса технических средств АСУТП, запасные приборы.

  Непосредственно на объекте устанавливаются измерительные преобразователи температуры (термометры сопротивления, термоэлектрические термометры), деформационные преобразователи давления с дистанционной передачей показаний, уровнемеры (с визуальным отсчетом, гидростатические, поплавковые и буйковые, ёмкостные, индуктивные), расходомеры (переменного перепада в сужающем устройстве, постоянного перепада давления, тахометрические, электромагнитные, ультразвуковые, вихревые и массовые), газоанализаторы (объёмные химические, тепловые, магнитные, оптические, электрические, хроматографические), анализаторы состава жидкостей (кондуктометрические, электродные, безэлектродные, потенциометрические) и др. [11].

В состав технических средств, устанавливаемых по месту, входят исполнительные органы, преобразующие управляющие воздействия в механическое перемещение (открытие клапанов и заслонок), в изменение частоты вращения электродвигателей или изменение режима работы насосов.

  В специальных помещениях располагаются шкафы с микропроцессорными управляющими контроллерами, оснащенными устройствами связи с объектом (УСО) для ввода и вывода аналоговых, импульсных, дискретных и цифровых сигналов.

  В помещении пункта управления (блочного или центрального щита управления) располагаются операторские станции (пульты оператора) с установленными в них программируемыми контроллерами и экранами коллективного пользования.

  В непосредственной близости от технологического оборудования располагаются местные щиты управления с установленными на них устройствами локальной автоматики. Местными щитами пользуются по мере необходимости обходчиками и сменными мастерами.

 

Цифровая реализация типовых линейных алгоритмов

Регулирования

 

В настоящее время подавляющее большинство АСР непрерывными теплотехническими объектами строится на технической базе микропроцессорных управляющих контроллеров. Формирование регулирующих воздействий в таких системах осуществляется цифровыми вычислительными устройствами (ВУ), которые оперируют не с непрерывными сигналами, а с дискретными числовыми последовательностями. Перед поступлением в ВУ непрерывные сигналы квантуются по времени и по уровню [1]. Структурная схема АСР непрерывным объектом с цифровым регулятором приведена на рис. 4.

 

Рис. 4. АСР с цифровым регулятором

АЦП – аналого-цифровой преобразователь; ВУ – вычислительное устройство;
ЦАП - цифро-аналоговый преобразователь

 

В непрерывных и цифровых АСР теплотехническими объектами применяются типовые законы регулирования (линейные алгоритмы) с пропорциональным (П), пропорционально-интегральным (ПИ), пропорционально-интегрально-дифференциальным (ПИД) преобразованием ошибки регулирования ε( t ) в регулирующее воздействие µ( t ).

В случае непрерывной АСР (рис.2) регулятор описывается следующими формулами:

П-алгоритм

  ПИ-алгоритм

ПИД-алгоритм

 

 

где  – коэффициент передачи регулятора;  – постоянная времени интегрирования;  – постоянная времени дифференцирования.

  Передаточные функции типовых непрерывных регуляторов:

  П-регулятор

 

  ПИ-регулятор

 

ПИД-регулятор

 

 

В случае цифровой АСР (рис. 4) вычислительное устройство ВУ описывается разностными уравнениями, имеющими для типовых алгоритмов вид:

П-алгоритм

 

  ПИ-алгоритм

 

ПИД-алгоритм

 

 

где Т – период квантования сигналов по времени (период дискретизации ВУ).

 

Передаточные функции типовых дискретных регуляторов:

  П-регулятор

 

  ПИ-регулятор

 

ПИД-регулятор

 

где