Абдулин С.Ф. Системы автоматики предприятий стройиндустрии

Подождите немного. Документ загружается.

6.6.6. Актуальность создания гибких производственных систем и

факторы обеспечения их гибкости……………………………..………. 625

Заключение……………………………………………………………….

628

Контрольные вопросы………………………………………………..... 629

Библиографический список………………………………………...…. 637

Список условных обозначений

АИП – аналоговая измерительная подсистема

АЛУ – арифметико-логическое устройство

АР – автоматический регулятор

АНАП – автоматически настраивающийся адаптивный регулятор

АУР – арифметическое устройство расширения

АУ – арифметическое устройство

АСУ – автоматическая система управления

АСУ ТП – автоматизированная система управления технологическими

процессами

АСУП – автоматизированная система управления производством

АТК – автоматизированный технологический комплекс

АТСС – автоматизированная транспортно-складская система

АЦП – аналого-цифровой преобразователь

БД – база данных

БИС – большая интегральная схема

БМУ – блок микропрограммного управления

БПр – блок приоритетного прерывания

БСРг – блок специальных регистров

БУ – блок управления

ВИМ-сигнал – времяимпульсный сигнал

ВП – входной преобразователь

ВУ – вычислительное устройство

ВхУ – входное устройство

ВчУ – вычитающее устройство

Г – генератор

ГВН – генератор высокой частоты

ГИП – газоразрядный индикатор - панель

ГНИ – генератор нониусных импульсов

ГОЧ – генератор опорной частоты

ГПН – генератор пилообразного напряжения

ГТИ – генератор тактовых импульсов

ГУЧ – генератор импульсов управления частоты

Д – детектор

ДвУ – двоичный умножитель

ДвД – двоичный делитель

ДтН – детектор нуля

ДЗ – дозатор

ДЧ – делитель частоты

Дш – дешифратор

ДшК – дешифратор команд

ЗУ – запоминающее устройство

ЗУМПр – ЗУ микропрограмм

ЗЭ – запоминающий элемент

ИК – интерфейс каскадный

ИМ – интерфейс магистральный

ИМ – исполнительный механизм

ИнИС – интеллектуальные измерительные системы

ИНС – искусственные нейронные сети

ИНТ – интегратор

ИОН – источник опорного напряжения

ИП – измерительный прибор

ИПр – измерительный преобразователь

ИР – интерфейс радиальный

ИС – интегральная схема

ИУ – исполнительное устройство

ИСК – искусственные строительные конгломераты

ИСО – интерфейсная схема обмена

ИУ – импульсный усилитель

разбаланса

ИнфШ – информационная шина

ИЦ – измерительная аналоговая цепь

Км – коммутатор

КОП – код операции

КС – канал связи

ЛБ – логический блок

КТС – комплекс технических средств

МК – микрокоманда

МО – микрооперация

Мп – мультиплексор

МП – микропроцессор

МПК – микропроцессорный комплект

МПСУ – микропроцессорная система управления

МПП – магистральный приемопередатчик

МПС – микропроцессорная система

НГМД – накопитель информации на гибких магнитных дисках

ОБ – операционный блок

ОЗУ – оперативное запоминающее устройство

ОП – операционная подсистема

ОПЭ – обратный преобразовательный элемент

ОР – объект регулирования

ОРУ – отчетно-регистрирующее устройство

ОС – обратная связь

ОУ – операционный усилитель

ПВВ – подсистема ввода-вывода

ПДП – прямой доступ к памяти

ПЗУ – постоянное запоминающее устройство

ПИП – первичный измерительный преобразователь

ПЛК – программируемый логический контроллер

ПМК – программируемый микропроцессорный контроллер

ПНЧ – преобразователь напряжения в частоту

ПП – приемный преобразователь

ППЗУ – программируемое ЗУ

ПУ – признаки и условия

ПЭ – преобразовательный элемент

РГ – регистр

РгА – регистр адреса

РгД – регистр данных

РгЗУ – регистровое ЗУ

РгИ – регистр индексный

РгК – регистр команд

РгМК – регистр микрокоманд

РД – реверсивный двигатель

РО – регулирующий орган

РгН – регистр накопления

РгПП – регистр последовательного приближения

РгС – регистр состояния

РгФ – регистр флаговый

РИН – регулирующий источник напряжения

РОН – регистр общего назначения

РОП – регистр общего питания

РСч – реверсивный счетчик

РУ – регистрирующее устройство

ОУ – объект управления

САУ – система автоматического управления

СА – система автоматизации

САПР – система автоматического проектирования

СГ – синхрогенератор

CLAS (Continius Acquisition and Life cycle Support) – непрерывное развитие

и поддержка жизненного цикла

СБМ – самобалансирующаяся мостовая схема

СД – синхронный двигатель

Сенсоры – микроэлектронные датчики

СИ – синхроимпульс

СИА – средства измерений и автоматизации

СОЗУ – сверхоперативное ЗУ

СУ – суммирующий усилитель

СхС – схема совпадения

СхСб – схема формирования сброса кода счетчика

СхТ – схема тактирования

СхФА – схема формирования адреса

Сч – счетчик

ТП – технологический процесс

Тг – триггер

ТгН – триггер направления

ТгП – триггер флаговый

ТЭДС – термоэлектродвижущая сила

У – усилитель

УЧ – усилитель частоты

УАО – устройство аналоговой обработки сигналов

УВВ – устройство ввода-вывода

УГ – управляемый генератор

УМУ – устройство местного управления

УП – управляющая память

УС – указатель стека

УУ – устройство управления

УЦО – устройство цифровой обработки

УЧ – умножитель частоты

ФБ – функциональный блок

ФВЧ – фильтр верхних частот

ФД – фазовый детектор

ФИ – формирователь импульсов

ФСИ – формирователь синхро-импульсов

– фильтр

ЦАП – цифроаналоговый преобразователь

ЦВ – цифровой вольтметр

ЦМД – цилиндрический магнитный домен

ЦП – центральный процессор

ЦРС – центральный распределитель системы

ЦСА – центральный специальный анализатор

ЧВП – частотно-временной преобразователь

ЧИМ-синал – частотно-импульсный сигнал

ЧИП – частотно-импульсный преобразователь

ЧОС – частотно-зависимая цепь обратной связи

ЧПУ – числовое программное управление

ЧЦВУ – частотно-цифровое вычислительное устройство

ЧЦП – частотно-цифровой преобразователь

ЧЭ – чувствительный элемент

ША – шина адреса

ШД – шина данных

ШУ – шина управления

ШИМ-сигнал – широтно-импульсный сигнал

ЭЛТ – электронно-лучевая трубка

ЭПМ – электроуправляемая пишущая машинка

ЭС – элемент сравнения

ИПУ РАН – Институт проблем управления Рос. АН

ПРЕДИСЛОВИЕ

Стройиндустрия

это одна из самых крупных и мощных отраслей

промышленности, включающая промышленное и гражданское строитель-

ство, транспортное (дорожное и аэродромное) строительство, гидротехни-

ческое строительство и многие другие подотрасли, такие как добыча и

переработка нерудных строительство материалов, производство бетона и

железобетона, цемента, асфальтобетонных и цементобетонных покрытий,

кирпичное производство, асбестоцементное производство, стекольное

производство и другие. Каждая подотрасль имеет свои особенности в

организации и выполнения производственных процессов, общим и для них

являются нерудные строительные материалы и дробильно-сортировочное

оборудование, а также повышение производительности и качества труда,

снижение трудоемкости и энергоемкости работ, что невозможно без

автоматизации производственных процессов на современной

компьютерной основе.

Рост экономических возможностей России и стремление к улучшению

материально-эстетических условий современных жилых, культурно-

социальных и др. зданий привели к невиданному ранее качеству

появились интеллектуальные здания, коренным образом изменившие

внутреннюю и внешнюю среду обитания человека.

Учебное пособие написано впервые и соответствует основным

требованиям государственного образовательного стандарта (ГОС) ВПО по

дисциплине ДС.05 «Системы автоматики предприятий стройиндустрии».

Эта дисциплина является заключительной в цикле дисциплин по

автоматизации для специальности 220301 «Автоматизация

технологических процессов и производств» (в строительной

промышленности) и изучается в 8

9 семестрах с плановым курсовым

проектом в 9 семестре, что существенно способствует повышению уровня

и качества последующего дипломного проектирования.

В учебном пособии изложены теоретические основы современного

интеллектуального датчикостроения, систем автоматического и

автоматизированного контроля, регулирования и управления

производственными процессами на основе последних достижений в

области технических средств и комплексов, созданных на принципах

интеллектуализации, многоканальности, интеграции, позволяющих на

одних аппаратных средствах решать задачи АСУ ТП и АСУП, т.е. в целом

задачи управления всем производством на конкретном предприятии.

Для повышения уровня знаний по современным основам автоматики в

целях самостоятельного изучения данного учебного пособия студентами,

обучающимися по специальности290600 «Производство строительных

материалов, изделий и конструкций», 290300 «Промышленное и

гражданское строительство», 290700 «Теплоснабжение и вентиляция»,

270113 «Механизация и автоматизация строительства» автор включил в

структуру учебного пособия раздел 6 «Основы автоматики и

автоматизации производства».

Учебное пособие полезно для инженерно-технических работников

строительной промышленности.

Книга написана на основе опыта работы автора в Красноярском

ордена Трудового Красного Знамени института цветных металлов им.

М.И. Калинина, Казахском ордена Трудового Красного Знамени

политехническом институте им. В.И. Ленина, Сибирской государственной

автомобильно-дорожной академии (СибАДИ), где он в течение нескольких

десятилетий работал в качестве зав. кафедрами АПП, Электротехники и

готовил инженеров-автоматиков практически по одной и той же

специальности под шифрами 0635, 2103, 2102 и теперь 220301

«Автоматизация технологических процессов и производств». Кроме того,

автором издано несколько учебно-методических пособий, в т.ч.: Абдулин

С.Ф. Технические измерения и приборы в строительстве: Учебное

пособие.

Омск: Из-во СибАДИ, 2006.

576 с.

Автор выражает благодарность ректору СибАДИ В.А. Сальникову, д-

ру пед. наук, профессору, и декану факультета ТТМ В.С. Щербакову, д-ру

техн. наук, профессору за постоянное внимание к работе над учебным

пособием и помощи в его издании.

ВВЕДЕНИЕ

К концу девяностых годов автоматизированные системы управления

технологическими процессами (АСУТП) нефтепереработки и нефтехимии

получили существенное развитие в количественном и качественном

отношениях [1,2]. Развернулась масштабная деятельность зарубежных и

отечественных фирм по созданию программного обеспечения задач

контроля и управления технологическими процессами. При этом

основными задачами были приняты развитие косвенных методов контроля

неизмеряемых величин (переменных), адаптивных и многосвязанного

регулирования, оптимального управления и экспертных систем. Был

осуществлён переход от устаревшего пневматического оборудования и

традиционных методов щитовых систем к электронным

микропроцессорным бесщитовым распределённым АСУТП сетевой

архитектуры, в составе которых используется IBM-совместимые ПЭВМ и

новейшие программные средства. Появились организации (фирмы),

выполняющие разработку и внедрение АСУТП «под ключ», включая

изготовление и комплектацию оборудования. Усилившаяся конкурентная

борьба способствовала повышению качества и снижению стоимости

технических средств, программного обеспечения и выполняемых работ.

Больше внимания стало уделяться повышению надежности систем.

АСУТП нефтепереработки и нефтехимии, характеризующимися

существенно большим экономическим потенциалом, развивались

значительно быстрее и с привлечением зарубежных фирм, обладающих

самой передовой техникой.

АСУТП этих отраслей традиционно строится по двухуровневому

принципу.

Информационно-управляющая подсистема нижнего уровня

предназначена для оперативного контроля, автоматического

регулирования и ручного дистанционного управления процессами,

программно-логического управления технологическими агрегатами,

контроля состояния, сигнализации и защиты оборудования в аварийных

ситуациях.

Информационно-управляющая подсистема является централизо-

ванной по характеру процессов контроля и управления, осуществляемых

на каждом рабочем месте, и распределенной по аппаратурной реализации

своих функций. Задачи контроля и управления, решаемые в рамках этой

подсистемы, достаточно универсальны и мало зависят от свойств объекта

управления, а используемое программное обеспечение определяется

выбором технических средств.

Функционирование информационно-управляющей подсистемы

связано с переработкой текущей информации, поступающей с объекта.

Решение задач, использующих информацию, накапливаемую за

достаточно продолжительный интервал времени, как правило, характерно

для верхнего уровня АСУТП.

Подсистема верхнего уровня АСУТП является централизованной как

по способам хранения и обработки информации, так и по аппаратной

реализации и ориентирована на решение задач расчетного характера. В

составе функциональных задач верхнего уровня АСУТП выполняются

технологические и технико-экономические расчёты, диагностика

состояния технологического оборудования и учет времени его работы,

прогнозирование показателей качества выпускаемой продукции,

оптимальное управление технологической установкой в целом и каждой из

её секций, архивирования значений технологических переменных с целью

их анализа.

Определяющими факторами, характеризующими качество

подсистемы верхнего уровня, являются, прежде всего, универсальность

используемых алгоритмов, обеспечивающих возможность их применения

на различных объектах, а также гибкость системы, удобство её настройки

и сопровождения.

В составе технических средств распределённых АСУТП выделяются

следующие аппаратно-функциональные элементы:

- субкомплексы связи с объектом, обеспечивающие сбор

информации, формирование и выдачу управляющих воздействий;

- рабочие места операторов-технологов, реализующих систему

отображения информации и человекомашинный интерфейс связи с

процессом;

- вычислитель для решения функциональных задач верхнего уровня.

Большинство зарубежных и отечественных фирм считают основным

подходом к организации субкомплексов связи с объектом на основе

программируемых контроллеров, обеспечивая их использование как в

составе сложных систем, так и автономно.

Высокая надёжность программируемых микропроцессорных

контроллеров (МПК) обеспечивается путём аппаратного резервирования

(дублирования или троирования) устройства в целом или отдельных

информационных каналов. Живучесть выполняемых функций достигается

высокой степенью их распределения по аппаратным средствам за счет

применения функциональных плат.

Рабочее место оператора-технолога предназначено для обеспечения

контроля и управления ходом технологического процесса и его агрегатами

без привлечения дополнительных средств. Организовано рабочее место

оператора-технолога на базе контроллеров, оснащенных цветными

графическими терминалами, алфавитно-цифровыми и функциональными

клавиатурами. Многие фирмы используют сенсорные экраны,