Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Ноября 2014 в 17:30, курсовая работа
Выделенные на схеме автоматизированные системы различных классов могут применяться самостоятельно, выполнять вполне определенную относительно ограниченную функцию. Однако в последние время наметилась тенденция к взаимодействию систем различных классов, «пересечению» их функций. Такое объединение (интегрирование) возможно в рамках АСУ ТП.
Данная курсовая работа посвящена разработке АСУ ТП красильно-отделочного производства.
Если требуется изменение признака (блок 2), то вводится желаемое значение длительности. Задача решается путем перехода от базовых к производным технологическим режимам, обеспечивающим требуемое качество красителя в растворе и длительность крашения (блок 3).
Следующий этап алгоритма (блоки 4 - 6) - расчет и выдача на печать рецептуры красильного раствора, расчет уровня раствора в красильном аппарате, доз химикатов и красителей, а также нормативной для заданной массы партии длительности ручных операций загрузки и выгрузки полотна (полуфабриката).
Блок 7 алгоритма осуществляет комплекс операций по подготовке технологического режима, который фактически должен быть реализован в определенном красильном аппарате.
Рисунок 4 ─ Блок схема общего алгоритма функционирования АСУ ТП
Этот комплекс операций включает выбор из информационной базы АСУ ТП исходного регламентированного режима, внесение в случае необходимости в этот режим изменений, определенных на этапе коррекции управляющих параметров, запись характеристик этого измененного (рабочего) режима в определенной зоне оперативной памяти ЭВМ. После выполнения перечисленных действий выдается сигнал о готовности системы к ведению процесса крашения.
Красильщик с помощью кнопки "Пуск", расположенной на приборном щите, вводит в ЭВМ сигнал, по которому запускается внутренний счетчик текущего времени Т (блоки 8, 9). Содержимое счетчика каждую минуту сравнивается (блоки 10, 11) с нормативной длительностью Трручной операции загрузки полотна (полуфабриката) в красильный аппарат. Если до истечения времени Трне поступает сигнала об окончании ручной операции с пульта красильщика, система выдает предупреждающий сигнал (блок 12).
После поступления сигнала об окончании операции загрузки осуществляется автоматическое программное управление процессом крашения в данном красильном аппарате. В системе предусмотрена возможность работы и в режиме ручного управления (блок 13).
Указание режима осуществляется красильщиком путем соответствующего переключения на приборном щите. При выборе автоматического режима система начинает программное управление процессом (блок 14). Осуществляется оно следующим образом: запускается счетчик текущего времени Т, из памяти ЭВМ последовательно выбираются значения моментов времени, в которые должны быть выполнены определенные команды (выдача уставок на локальные регуляторы, включение и выключение клапанов подачи и слива раствора и др.), и коды этих команд. Значения моментов выдачи команд сравниваются с текущим значением реального времени (содержимым счетчика времени); в случае совпадения этих значений происходит реализация соответствующих команд. При начальной установке счетчика времени в него записывается значение длительности крашения, которое затем каждую минуту уменьшается на единицу. Это позволяет в каждый момент установить время, оставшееся до окончания процесса. Когда содержимое счетчика становится равным нулю, выдается сигнал ''Процесс закончен" (блок 15) и команда на выгрузку полотна (полуфабриката) из данного красильного аппарата (блок 16). Алгоритм управления процессом крашения в этом аппарате закончен.
В зависимости от мощности ЭВМ на нее возлагаются функции управления одновременно несколькими процессами, протекающими в различных красильных аппаратах. В этом случае ЭВМ работает в так называемом мультипрограммном режиме.
Различают два варианта структур системы: централизованную и децентрализованную (иерархическую).
Централизованная структура характеризуется средоточием в едином центре процессов хранения информации и ее переработки при реализации всех функций системы. В качестве такого центра выступает управляющий вычислительный комплекс (УВК), построенный на базе достаточно мощной ЭВМ.
Централизованный вариант системы характеризуется наличием большого количества средств локальной автоматики, в том числе аналоговых регуляторов, работающих под управлением центральной ЭВМ. Вследствие ряда недостатков, среди которых относительно низкая надежность системы, сложность реализации программного управления одновременно большим количеством (до нескольких десятков) процессов, и невозможностью решения из-за ограниченной памяти диспетчерских задач параллельно с управлением процессами крашения, централизованные системы не получили в данном производстве дальнейшего развития.
Более предпочтительными оказались децентрализованные системы, в которых отдельные функции распределены по уровням управления и реализуются специально выделенными для каждой функции (или, если это возможно, группы функций) микроЭВМ. Кроме того, все красильные аппараты как объекты управления распределены между несколькими микроЭВМ, осуществляющими непосредственное (прямое) цифровое управление процессами крашения без использования аналоговых локальных регуляторов. Учитывая, что в подобных системах функции распределены между несколькими центрами обработки информации (микроЭВМ), их называют распределенными системами. Такие системы более надежные и экономичные. Лучшие эксплуатационные показатели достигаются за счет более высокой надежности микроЭВМ, сокращения средств локальной автоматики, длины кабельных связей. Существенно также, что в децентрализованных системах последствия отказа одной микроЭВМ не являются такими тяжелыми, как в централизованных, так как при этом нарушается режим управления лишь в нескольких аппаратах, подключенных к данной микроЭВМ. При сбое ЭВМ необходимо на этих аппаратах перейти на ручное управление процессами.
На рисунках 5 и 5.1 показаны структурные схемы централизованной и децентрализованной систем. Непременной принадлежностью систем являются устройства раздачи химикатов (химстанций), осуществляющие подачу химикатов и красителей в красильные аппараты (КА).
Рисунок 5 ─ Структурная схема централизованной АСУ ТП
В централизованной АСУ ТП в качестве центрального вычислителя используется мини - ЭВМ СМ-1. В состав УВК входят: процессор, устройства оперативной памяти, внешние запоминающие устройства на магнитных дисках (ВЗУ), устройства ввода-вывода, в том числе дисплеи Д, алфавитно-цифровое печатающее устройство (АЦПУ), не показанные на схеме модули аналого-цифрового преобразования, усиления сигналов, устройства связи с объектами (УСО), с пультом оператора в другие модули и устройства.
Рисунок 5.1 ─ Структурная схема децентрализованной АСУ ТП (выдается на дисплей)
Средства локальной автоматики (СЛА) представлены устройствами из электрической ветви ГСП с унифицированными сигналами постоянного тока 0-5 мА. Для регулирования технологических параметров применена система «Каскад», которая обеспечивает ведение технологического процесса в трех режимах: режиме автоматического управления, при котором задающее воздействие поступает из ЭВМ на аналоговый регулятор, реализующий заданный закон регулирования; режиме автоматизированного управления, при котором задающее воздействие устанавливается оператором, обслуживающим красильный аппарат, с помощью органов управления, размещенных на местном приборном щите (пульте); режиме ручного управления, при котором управление исполнительными механизмами (клапанами подачи воды, химикатов, пара, слива раствора) осуществляется оператором с местного пульта.
Технической базой распределенной системы являются микроЭВМ СМ-1800. В состав технических средств входят, так же как и в централизованной системе, дисплеи, АЦПУ, ВЗУ, устройства связи с объектами, с пультами операторов и другие устройства и модули.
В децентрализованной системе нет локальных регуляторов, и микроЭВМ осуществляют непосредственное цифровое управление процессами крашения. ЭВМ, выполняющие эти функции, образуют нижний уровень АСУ ТП. Каждая ЭВМ этого уровня обслуживает 3-5 красильных аппаратов и образует вместе с ними так называемую автоматизированную технологическую группу (АТГ). Таким образом, нижний уровень АСУ ТП - это совокупность нескольких АТГ.
На следующем уровне реализуются функции подсистемы оперативной подготовки режимов крашения и учета расхода ресурсов (таблица 2). Для этой цели используются микроЭВМ, соединенные линиями связи с ЭВМ нижнего уровня. По этим линиям передаются в эти ЭВМ данные о режимах крашения для партийполотна (полуфабриката), назначенных к обработке на конкретных красильных аппаратах. На следующем верхнем уровне обрабатывается информация, относящаяся к производству (цеху) в целом. На этом уровне реализуются функции диспетчерского управления. МикроЭВМ этого уровня могут обмениваться информацией с ЭВМ среднего уровня и через них с АТГ. Такая структура позволяет рационально разместить информацию, используемую при управлении, в памяти ЭВМ разных уровней.
Важным свойством децентрализованных систем наряду с высокой надежностью является большая гибкость системы, что проявляется в более простом расширении масштабов системы путем подключения дополнительных АТГ, устойчивости системы к изменению типов красильных аппаратов. У децентрализованных систем имеются и недостатки, один из которых состоит в увеличении доли аппаратуры, выполняющей вспомогательные функции по обеспечению обмена данными. Тем не менее, именно распределенные системы считаются в настоящее время наиболее перспективными.
Информационное обеспечение включает технологическую, технико-экономическую, справочную и оперативную информацию.
Технологическая информация - это сведения о заданных значениях технологических параметров процесса крашения: температуры, давления пара, расхода и т.п.
Технико-экономическая информация - это сведения о плане выпуска продукции, простоях машин, технико-экономической эффективности.
Справочные данные составляют нормы расхода химикатов и красителей, наименования и коды артикулов полотна (полуфабриката), красителей, оборудования и т.п.
К оперативной информации относятся сведения о фактическом выпуске продукции по артикулам полотна (полуфабриката), состоянии оборудования, значениях параметров технологических процессов и др.
Вся используемая информация определенным образом закодирована в виде организованных массивов (файлов) хранится в памяти ЭВМ. Информационная база ─ совокупность баз данных, размешенных в памяти ЭВМ соответствующих уровней системы управления. В базе данных верхнего уровня хранятся сведения о регламентированных режимах крашения для всех артикулов полотна (полуфабриката), типов красителей и характеристик цветности. Выборки из этих сведений на каждый день, определяемые на основе оперативных сменно-суточных заданий, передаются на средний уровень. Для выполнения процесса крашения конкретной партии необходимые для этого сведения передаются со среднего уровня на нижний.
При работе системы формируются различные выходные сообщения о ее функционировании. Часть из них (оперативные сообщения) выдается на дисплей, другие (сообщения учетного характера) печатаются на АЦПУ по установленным формам в виде документов.
Программное обеспечение (ПО) включает общее и специальное обеспечение. Общее ПО ─ это группы служебных программ (операционная система), необходимых для обеспечения эффективной работы всех технических средств в процессе функционирования системы, а также для повышения удобства работы пользователей и технического обслуживания системы. Операционная система обеспечивает управление процессами в реальном времени, т.е. в темпе протекания управляемого процесса, а также работу УВК по управлению процессами крашения одновременно в нескольких красильных аппаратах (мультипрограммный режим работы УВК).
Специальное, или прикладное, ПО предназначено для решения функциональных задач АСУ ТП. Прикладное ПО разрабатывается при создании конкретной системы, хотя при этом и не исключается применение стандартных или ранее разработанных программ.
Комплекс технических средств (КТС) АСУ ТП состоит из двух основных частей: средств локальной автоматики (СЛА) и средств вычислительной техники (СВТ).
Системы локальной автоматики содержат средства контроля, регулирования, управления, включая исполнительные механизмы
В традиционных схемах автоматизации красильно-отделочных производств управление технологическими процессами осуществлялось вручную с использованием показывающих средств контроля, что не позволяло создавать взаимосвязанную систему управления всем комплексом технологических процессов в целом. Последнее стало возможным с появлением и развитием КТС, позволяющего реализовать АСУ ТП.
На базе СВТ создаются УВК, включающие собственно ЭВМ (мини- или микроЭВМ), периферийное оборудование (дисплеи, печатающие устройства, диски) и устройства связи с объектом (УСО).
Устройства связи с объектом представляют собой специализированные по типу обрабатываемой информации или сигналов технические средства, построенные по модульному принципу, к которым в основном относятся: модуль ввода аналоговой информации (МВВА), модуль вывода аналоговой информации (МВА), модуль ввода числоимпульсных сигналов (МВВЧ), модуль ввода дискретной информации (МВВД), модуль вывода дискретной информации (МВД).
Упрощенно объект управления можно представить как состоящий из общецеховых магистралей (пара, воды, сжатого воздуха, электроэнергии) и непосредственно красильных аппаратов с химической станцией (рисунок 6).
Для практической реализации задач АСУ ТП в зависимости от состава оборудования требуется контролировать ряд параметров, представленных в таблицах 2 и 3.
Для красильных аппаратов с химической станцией необходимо контролировать: расход химикатов и красителей; температуру, уровень, управление главным приводом в красильных аппаратах периодического действия; начало подачи химикатов; управление клапанами пара, воды, слива раствора; управление дозированием химикатов; признаки режима работы машины; команды УВК на выполнение ручных операций; начало выполнения ручных операций; состояние главного привода машины.
Рис. 6. Функциональная схема автоматизации (красильный аппарат МКП-1, химстанция)