Управляющая система

1. Управляющая система

Управляющей системой называют совокупность персонала и автоматических устройств, связанных общей задачей управления. Автоматические устройства, входящие в управляющую систему, по функциональным признакам подразделяются на устройства контроля, регулирования, программного управления, сигнализации, блокировки и защиты. К ним относится также и вычислительная техника.

Устройства контроля (контрольно-измерительные приборы) служат для получения информации о состоянии объекта и условиях его работы. Они могут быть выполнены либо в виде отдельных приборов, предназначенных для визуального контроля за параметрами процесса, либо являться составной частью устройств регулирования, сигнализации и защиты. К устройствам контроля относятся манометры, термометры, уровнемеры, расходомеры, газоанализаторы, концентратомеры и т. д.

Контрольно-измерительные приборы устанавливают непо­средственно у технологических аппаратов (местный контроль) или на центральных щитах управления (дистанционный конт­роль). На современном этапе автоматизации отдают предпочте­ние устройствам дистанционного контроля, а устройства местно­го контроля используют только для пуска и наладки технологи­ческих процессов.

При дистанционном контроле большое значение приобрета­ют устройства обегающего контроля, дающие возможность про­водить автоматическое измерение многочисленных параметров с помощью одного прибора и вызова (в случае необходимости) лю­бого параметра на прибор, а также малогабаритные и миниа­тюрные приборы, позволяющие уменьшить размер щитов и пультов управления и тем самым облегчить работу человека (оператора, диспетчера). В связи с широким внедрением регули­рования процессов по качественным показателям в настоящее время особое значение приобретают устройства для анализа со­става и свойств веществ.

В случае применения обычных устройств контроля человек наблюдает за показаниями многочисленных приборов и сравни­вает их с заданными (нормальными) значениями. Применяют также и принцип контроля параметров по их отклонениям. При использовании этого принципа прибор автоматически выдает ин­формацию о степени соответствия фактического состояния объ­екта заданному. Достаточно одного беглого взгляда оператора и на информационное поле, и ему становится ясным общее со­стояние процесса. При появлении сигнала отклонения какого-либо параметра оператор вызывает данный параметр на указы­вающий или самопишущий прибор для получения информации об абсолютном его значении.

Устройства регулирования предназначены для поддержания постоянного значения параметров процесса (стабилизирующие регуляторы), а также для изменения их по заранее заданному или неизвестному закону (программные, следящие, экстре­мальные регуляторы). Эти устройства получают от объекта уп­равления информацию о состоянии параметров и воздействуют на объект с помощью регулирующих органов. Для этих целей в настоящее время широко применяют управляющие электронные вычислительные машины и схемы каскадно-связанного регули­рования. Устройства регулирования составляют наиболее важ­ную группу устройств управляющей системы.

Устройства программного управления служат для управле­ния каким-либо процессом путем включения или выключения различных механизмов, машин, аппаратов по заранее заданной программе, являющейся функцией времени. Эти устройства при­меняют для управления объектами периодического действия. Одним из таких устройств является командный электропневма­тический прибор КЭП-12у, который в соответствии с заданной на его программном валике последовательностью посылает пневматические или электрические сигналы на исполнительные ме­ханизмы.

Устройства сигнализации предназначены для автоматическо­го оповещения обслуживающего персонала о наступлении тех или иных событий в управляемом объекте путем подачи звуко­вых или световых сигналов. Световые сигналы подают, как пра­вило, с помощью электрических ламп, звуковые — с помощью звонков, сирен и гудков. Используют также автоматические устройства, подающие одновременно световой и звуковой сиг­налы, причем звуковой сигнал служит лишь для оповещения оператора о факте появления события в управляемом объекте, а световой указывает на место и характер этого события (на­пример, у ламп устанавливают рамки с указанием параметра). В таких устройствах один звуковой сигнализатор работает с не­сколькими световыми. Простые устройства сигнализации по­строены на базе контактных приборов (манометров, термомет­ров и т. п.): при достижении параметром заранее установленно­го значения в приборе замыкается контакт, и включается сиг­нальная лампа или звонок.

Различают следующие виды сигнализации: технологическую и сигнализацию положения (состояния).

Технологическая сигнализация может быть предупредительной и аварийной.

Предупредительная сигнализация предназначена для опове­щения обслуживающего персонала об отклонениях параметров процесса, свидетельствующих о возникновении предаварийного режима. Оператор при получении такого сигнала должен срочно принять меры, предотвращающие аварию.

Аварийная сигнализация оповещает о недопустимых значени­ях параметров процесса или об аварийном отключении какого-либо аппарата технологической схемы. Обычно аварийные сиг­налы подают мигающим светом и звуками резкого тона, так как требуется немедленное вмешательство оператора в ход процесса. Одновременно с появлением сигналов должны срабатывать имею­щиеся на объекте автоматические устройства защиты.

Сигнализация положения (состояния) указывает на состоя­ние объектов (включены или выключены) и положение запор­ных органов (открыты или закрыты) в данный момент. Этот вид сигнализации осуществляют с помощью ламп.

В ряде случаев применяют командную (командно-переговор­ную) сигнализацию, когда с помощью световых или звуковых сигналов передают различные указания с одного поста управле­ния на другой. Например, с помощью такой сигнализации на ра­бочие места вызывают наладчиков, ремонтников.

Устройства, (схемы) блокировки служат для предотвращения неправильной последовательности включений и отключений ме­ханизмов, машин и аппаратов. Эти устройства (схемы) имеют важное значение при комплексной автоматизации, когда боль­шое число объектов автоматизируется как единое целое. Включение и отключение их должно производиться в строго опреде­ленном порядке, иначе может произойти авария. Например, включать группу транспортеров, работающих последовательно, следует против хода материала, т. е. первым должен быть вклю­чен последний по ходу материала транспортер; отключать транспортеры нужно в обратном порядке. При нарушении ука­занной последовательности произойдет завал транспортеров ма­териалом.

Устройства автоматической защиты предназначены для пред­отвращения аварий. В случае нарушения нормального режима эти устройства воздействуют на управляемый объект таким об­разом, чтобы предаварийное состояние не переходило в аварий­ное; иногда они сами восстанавливают нормальный режим.

Примером устройств автоматической защиты является пре­дохранительный клапан, устанавливаемый на аппаратах, рабо­тающих под давлением. Он защищает аппараты от разрушения при повышении давления. Когда давление в аппарате достигает опасного, заранее установленного значения, полость аппарата станет сообщаться с атмосферой или со специальной линией, и давление резко уменьшится.

В некоторых объектах может возникнуть только один при­знак опасности; тогда для предотвращения аварии достаточно включить или отключить одну магистраль. К таким объектам можно отнести трубчатую печь: в случае прекращения подачи нагреваемой жидкости в змеевики печи необходимо сразу же перекрыть линию топлива во избежание прогорания труб.

В других объектах может возникнуть несколько признаков опасности, и для предотвращения аварии необходимо закрыть или открыть несколько магистралей, причем, иногда это надо сделать в определенной последовательности. Например, при осу­ществлении процесса ректификации признаками опасности мо­гут являться прекращение подачи исходной смеси, хладоносителя — в дефлегматор и конденсатор, теплоносителя — в кипятиль­ник, а также повышение давления в колонне. Поэтому в случае появления любого из перечисленных признаков необходимо пе­рекрыть или открыть сразу несколько магистралей.

В отдельных случаях недостаточно только отключить объект управления, надо, также продуть его инертным газом, например, азотом. Это относится в основном к химическим реакторам. В случае появления опасности на таких объектах устройство за­щиты должно дополнительно обеспечить автоматическое откры­тие магистрали инертного газа.

В схемах защиты иногда предусматривают задержку на сра­батывание, что исключает срабатывание схемы при случайных (импульсного характера) возмущениях.

Вычислительная техника может выполнять все функции ука­занных выше автоматических устройств и, кроме того, осу­ществлять расчет технико-экономических показателей процесса (ТЭП), показателей качества целевых продуктов и расчет оп­тимальных технологических режимов с последующей их коррек­тировкой (путем выдачи «совета» оператору, изменения задания регуляторам или же непосредственно воздействуя на объект че­рез исполнительные органы).