Автоматические системы управления в энергетике
1. Основы построения АСУ ТП электростанций
АСУ называется человеко-машинная система, обеспечивающая автоматизированный сбор и переработку информации, необходимой для оптимального управления в различных сферах человеческой деятельности.
Из этого определения следуют характерные признаки АСУ:
- в состав АСУ входит ЭВМ;
- в состав АСУ входят люди в качестве диспетчеров и операторов, которые осуществляют контроль и управление соответствующим объектом;
- переработка информации осуществляется на ЭВМ;
- как правило сбор информации для её переработки на ЭВМ осуществляется с помощью тех. устройств без участия человека;
- в результате переработки информации на ЭВМ должно формироваться оптимальное управление.
Система – это множество элементов, каждый из которых прямо или косвенно связан с каждым другим элементом а 2 любых подмножества этого множества не могут быть независимыми.
Любая система функционирует в некоторой окружающей (внешней) среде. Любая среда воздействует на систему и направлена на уничтожение системы. Любая система имеет защитные механизмы (необходимые для её существования). Защитные механизмы называются регуляторами.
В естественных системах (чел.) регуляторы присутствуют всегда. Для искусственных систем надо разрабатывать регуляторы.
Автоматизированная подразумевает участие человека (не путать с автоматической).
Управление – это:
1) навязывание обусловленного поведения;
2) целенаправленное воздействие одной системы на вторую с целью установить желаемое состояние системы, на которую воздействуют.
Состояние системы – это совокупность существенных, наиболее важных для системы характеристик, которыми она обладает в данный момент времени.Состояние характеризуется численными характеристиками. Их набор называется переменными состояния системы и обозначается .
.
В теории управления система на которою воздействуют называется объектом управления (ОУ). Система которая формирует управление – управляющая система (устройство управления).
Совокупность ОУ и УС называется системой управления (СУ). УС + ОУ = СУ.
Оптимальное управление – это такое управление при котором обеспечивается max или min некоторого показателя качества (F) режима работы ОУ.
АСУ относятся, как правило, к большим системам (системы с большим кол-вом элементов, ОУ). В АСУ имеются как автоматизированное так автоматическое управление.
Классификация АСУ:
Всё множество АСУ можно разделить на 2 большие группы:
1) автом. системы управления производством (предприятием) АСУ П.
2) АСУ ТП (технологическим процессом).
АСУ П осн. х-ки, призанки:
1) Объектом управления есть организованные совокупности людей, возможно оснащённых техникой. Управление армией,…
2) Сбор информации в таких системах осуществляется в основномлюдьми с помщью какой-то техники;
3) реализация управляющих воздействий осуществляется также людьми.
АСУ ТП (характерные особенности):
1) объектом управления есть некоторый технологический процесс или некоторое технологическое оборудование;
2) сбор информации осуществляется тех. устройствами автоматически;
3) реализация управлений может осуществляться через человека так и автоматически.
АСУ в энергосистемах имеют название АС диспетчерского управления (АСДУ).
Составные части АСУ ТП.
1) Функциональна часть АСУ ТП.
Представляет совокупность всех функций, которые выполняет данная система. Эти функции ещё называют законами АСУ и они включают в себя перечень всех функций управления, формулировку каждой функции, цель, мат. аппарат и алгоритм каждой функции.
2) Техническая (комплекс технических средств АСУ ТП).
Это совокупность всех компьютерных средств, всех устройств, обеспечивающих сбор информации, измерение, передачу информации и реализацию управляющих сигналов.
3) Программная (математическая – в л-ре может встретится).
Это совокупность системных и функциональных программ (р-щие функции АСУ).
4) Информационная.
Совокупность всей информации, циркулирующей в системе, и программ, обеспечивающих хранение, обновление и коррекцию информации, а также доступ к ней.
Тема 2. Функциональная часть АСУ ТП. Общая характеристика
Измерение всех режимных переменных состояния. Преобраз. – преобр. измеренных сигналов в форму, удобную для обработки на компьютере (цифровую и кодированную).
ВС – вычислительная система (не 1 комп.). В результате обработки данных получают:
1) совокупность обработанной, измеренной информации (без помех, ошибок);
2) управляющие сигналы;
3) расчётные режимные величины.
Обработка данных ведётся по заранее разработанным алгоритмам и программам.
4) хранение с обновлением, коррекцией, удалением устаревшей информации.
I – 1-ый автоматический контур АСУ (без людей). Есть АСУ только с первым контуром.
II – автоматизированное управление.
Тема 3. Техническая часть АСУ ТП
Датчики – технические устройства, которые обеспечивают измерение информации (но это не измерительные приборы (стрелочные амперметры, вольтметры и т.д.)).
УВИ – устройства ввода информации (преобразование в код для ЭВМ);
УВК – управляющий вычислительный комплекс (комплекс компьютерной техники);
АРМО – автоматизированное рабочее место оператора. Есть АРМО турбин, АРМО СГ;
УВУС – устройства вывода управляющих сигналов (з кода компьютера в аналоговый сигналы).
ИОто – исполнительные органы технологических объектов (эл. маг. выключателя, например);
САУ – системы автоматического управления. Если установлены на отдельных, конкретных технологических объектах то локальные САУ (ЛСАУ) (регулирование возб. СГ).
Датчики – это устройства, обеспечивающие измерение режимных параметров и преобразование этих измерений в эл. сигнал тока или напряжения, пропорциональный измеряемой величине (ИТТ, ИТН). Датчики делятся на 2 группы: - аналоговые; - дискретные.
Аналоговые – датчики, на выходе которых есть непрерывный во времени сигнал (аналоговый сигнал).
Дискретные – датчики на выходе которых имеется дискретный по уровню или во времени сигнал. Дискретный по уровню сигнал – это сигнал в котором текущее значение непрерывного во времени сигнала заменяется конечным числом уровней этого сигнала. От 0 до непрерывный сигнал заменяется на . На участке непрерывный сигнал заменяется уровнем . → ; → ; → и т.д.
Обычно эти уровни на одинаковом расстоянии . Принцип измерения: пока сигнал не изменится на датчик фиксирует предыдущее значение уровня. Величина зависит от конструкции датчика (схемы датчика). определяет точность измерений. также зависит от погрешности измерения. Разновидность: бинарный датчик (на его выходе сигнал двух уровней).
Датчик типа "да", "нет". Определяет состояние коммутационной аппаратуры. В качестве бинарного датчика используются контакты различных контрольных реле.
Дискретный во времени – датчик, который текущее значение измеряемой величины заменяет конечным числом мгновенных значений, фиксирующих измерения через равны промежутки времени.
. Есть ещё подвид дискретного во времени датчика, который широко применяется в АСУ эл. эн. Это число-ипульсные датчики. Они на выходе генерируют различные количества импульсных сигналов в зависимости от измеряемой величины.
Измерением является кол-во импульсов N за промежуток времени . N в пересчёте даёт значение измеряемой величины. Таким датчиком снабжаются все счётчики эл. эн., которые используются в АСУ. Для таких датчиков установлен весовой коэффициент (цена импульса). По ним пересчёт. Например, .
Устройства ввода информации (УВвИ).
Они обеспечивают съём сигналов датчиков, передачу этих сигналов на расстояние и преобразование в машинные коды ЭВМ.
Обычно к первому УВвИ подключается 8 – 32 датчиков. Канал связи с ЭВМ может быть в виде двухпроводной линии либо многопроводной (многоразовой) линии. В первом случае сигналы измерения датчиков предаются последовательно (сначала с , затем с ,…). Измеренная величина каждого датчика в виде машинного кода также передаётся последовательно во времени побитно. машинные коды измерений формируемые УВвИ имеют 8 – 32 разряда .
