Презентация автоматические системы защиты 1

Кафедра ИИТСУ информационно-измерительных технологий и систем управления Курс Автоматические системы защиты К. т. н. Профессор Сидельников В. И. Ауд. Б-512 E-mail: sidelnikov-vladimir 0@rambler. ru

Темы: Тема 1. Системный анализ технологических объектов защиты. Основные концепции систем защиты. Направления развития современных САЗ отрасли. Структура и состав САЗ. Действия, выполняемые устройствами САЗ. Тема 2. Системы автоматических защит на базе локальных средств автоматизации. Принципы и правила построения логических схем САЗ теплоэнергетических и энерготехнологических объектов. Тема 3. Системы автоматических защит на средствах АСУТП. Реализация САЗ на базе логических контроллеров. Изображение систем блокировки на функциональных системах автоматизации. Тема 4. Аварии и аварийные ситуации. Классификация аварий. Пути повышения надежности. Критерии выбора САЗ. Перечень обязательных технологических защит САЗ паровых и водогрейных котлов.

Практические занятия(семинары) № ПЗ № раздела Наименование лабораторных работ Кол-во часов 1 2 Реализация логических операций на электрических схемах. Решение логических задач 4 2 4 Ознакомление с программированием логического контроллера. Управление оборудованием при помощи логических контроллеров

Вопросы к зачету 1. Логические переменные. Функции двух переменных. 2. Законы и правила алгебры логики. Упрощение логической функции 3. Основные логические функции. Алгебра логики и теории множеств. 4. Таблицы истинности 5. Системы автоматических защит на базе локальных средств автоматизации. Релейная защита 6. Алгебра логики и электрические схемы 7. Дискретный вход/выход 8. Аварии и аварийные ситуации. Классификация аварий 9. Действия, выполняемые устройствами САЗ. 10. САЗ на функциональных схемах автоматизации 11. Задержка включения и выключения. Таймеры и счетчики

Основная литература 1. Ремизов И. В. , Новиков А. И. Программирование и наладка логического контроллера фирмы FESTO – Лабораторный практикум/ СПб. ГТУРП. – СПБ. , 2009. 2. Токмакова Л. И. Системы управления электроприводов. Учебное пособие. Часть 1/ Дальневосточный государственный технический университет им. В. В. Куйбышева. – Владивосток, 2002. 3. ГОСТ 19. 701-90. Схемы алгоритмов, программ, данных и систем. Условные обозначения и правила выполнения. 4. ГОСТ 19. 002-80. Схемы алгоритмов и программ. Правила выполнения. 5. ГОСТ 19. 003-80. Схемы алгоритмов и программ. Обозначения условные графические.

Определения, цели и задачи САЗ – это методы и средства автоматической защиты оборудования, человека, объектов обработки и окружающей среды от возникающих нарушений хода технологического процесса. Задачи автоматической защиты: • Установление отклонений в нормальном (штатном) ходе процесса, которые могут привести к поломке оборудования, причинению вреда персоналу, окружающей среде и объекту обработки; • Разработка и реализация мероприятий средствами автоматики по недопущению отрицательных последствий после нарушений хода процесса; • Автоматическая защита должна сработать как можно быстрее и с минимумом трудовых, энергетических и материальных потерь. Объекты, которые защищаются САЗ : • Оборудование (от поломок, нарушений параметров рабочего процесса); • обслуживающий персонал (от травм, отравлений и т. п. ) • изготавливаемое изделие, продукция, включая промежуточное (от разрушения, изменения свойств, потерь в бракованном конечном изделии); • окружающая среда (от вредных выделений и отходов, влияющих на персонал и оборудование)

Структурная схема автоматической защиты Система автоматического контроля является составной частью системы автоматической защиты. САК только регистрирует отклонения в работе оборудования, а САЗ еще и вырабатывает управляющее воздействие U, исключающее нежелательные последствия такого отклонения. Отклонение вырабатывается в устройстве сравнения, в котором реальное значение контролируемого параметра (состояния) Х 4 сравнивается с предельно допустимым Хпред. Рис 1. Блок-схема автоматической системы защиты.

Автоматическую систему защиты отличает от системы автоматического контроля её замкнутый характер. Измерительное устройство получает информацию Х 1 о состоянии объекта обработки, оборудования, привода, окружающей среды и взаимодействий оператора с оборудованием и вырабатывает сигнал Х 2, соответствующий этому состоянию, который усиливается до Х 3 и преобразуется в стандартный сигнал Х 4. Этот сигнал сравнивается с предельно допустимым Хпред. В блоке принятия решения выполняется следующая логическая процедура. Работает система следующим образом. Если Х 4 0 Þ U=1 – в промежуточном устройстве вырабатывается сигнал, разрешающий работу привода и механизма, который этот приводит в действие; Если Х 4 ³ Хпред, то Х 5£ 0 Þ U=0 – механизм не включается. Если этот механизм уже включен и работает, то выключается. Принятое решение реализуется в специальном устройстве путём включения и выключения соответствующих приводов оборудования.

В автоматических системах применяются, в основном 2 способа автоматических защит: 1. электрические – осуществляются в виде блокировок в системах автоматического управления; 2. механические – осуществляются механическими средствами, в виде применения механических защитных щитов или механических блокировок. Электрический способ является более распространённым. Если последствия отклонения в работе оборудования могут вызвать более мерьезные последствия (катастрофы), включается специальная программа действий, исключающая такие последствия. Чтобы процесс проектировании системы автоматического управления технологической машины не пропустить применение автоматической защиты при возможных нарушениях в нормальном ходе процесса, целесообразно использовать таблицу защит. Предусмотреть все виды автоматической защиты – одна из главных задач разработчика автоматических и автоматизированных систем.

Объекты технологической системы, в которой происходят отклонения в функционировании, вызывающие необходимость применения в автоматической защите других объектов этой системы: • нарушения в работе оборудования (отклонения рабочих параметров, сбои в работе оборудования, поломка инструмента и рабочих агрегатов); • неправильные действия человека при взаимодействии с оборудованием и объектами обработки; • отклонения параметров исходных материалов или промежуточного изделия; • отклонения параметров окружающей среды (изменение параметров подводимой энергии, температуры, влажности окружающей среды и т. п. ). От применения автоматической защиты зависит эффективность функционирования и экологические характеристики автоматических технологических систем.

Защита оборудования. 1. 1. О/О. (защита оборудования от неправильных действий самого оборудования) (1. 1). Необходимость такой защиты возникает тогда, когда неправильное или несанкционированное включение того или иного механизма или поломка другого механизма может вызвать поломку других механизмов. Это наиболее распространенный вид автоматической защиты в системах управления в многооперационных автоматах, выполняемый посредствам соответствующих блокировок в системе управления. 1. 2. О/Ч. (защиты оборудования и изделия от неправильных действий человека (2. 1 и 3. 1). Этот вид защиты имеет место при наладочном режиме автомата, когда в процессе наладки оператор включает вручную какой – то механизм, не убедившись, что состояние других механизмов не мешает нормальной работе этого механизма. Их состояние контролируется конечными выключателями, реле давления. Если их состояние мешает работе включаемого оператором механизма, то его действия блокируются

1. 3. О/М. (защита оборудования от нарушения параметров исходных материалов, используемых в технологическом процессе) (1. 3)и (1. 1). Это означает, что если параметры исходных материалов выходят за установленные предельные значения, то это может привести к выходу из строя оборудования. Рассмотрим работу автоматической заливочной установки, работающей совместно с кокильной машиной или машиной ЛПД и раздаточной печью. Раздаточная печь по отношению к заливочной установке является внешним устройством, а находящийся в ней металл – исходным материалом в количестве, определяемом верхним уровнем 1. 4. О/О. С. (Защита оборудования от изменения параметров окружающей среды). При снижении давления в пневмомагистрали ниже допустимого прекращается работа автомата. Нужно ставить датчик давления в воздушной магистрали, который и выдаст сигнал для прекращения работы автомата в случае снижения давления ниже допустимого

2. 1. Ч/О. (Защита человека от нарушения в работе оборудования) (2. 1). Классическим примером такой защиты является защита рабочего, обслуживающего машину литья под давлением, путем выдвижения защитного щита, предохраняющего человека от выброса металла при неплотном закрытии формы из — за попавших в разъем частиц металла или выработки формы. Первый – электрический. Применяется специальный привод для перемещения щита и используется автоматическая блокировка в системе управления, контролирующая перекрытие щитом плоскости разъёма металло-формы. Второй – механический. Щит перемещается подвижной плитой при закрытии формы

Защита изделий. Примером такой защиты является запрет на автоматическую установку сложного дорогостоящего стержня в бракованную форму. Брак формы из – за недостаточного количества поступавшей в опоку смеси может быть зафиксирован превышением хода механизма прессования, сверх нормативного. Такая форма также не заливается. В этом случае бракованная полуформа покрывается белым порошком, что предупреждает установщика стержней. Возможна и автоматическая блокировка стержнеукладчика и заливочной установки при подходе к ним бракованной формы. При длительной остановке автоматической линии на участке установки стержней происходит подсыхание смеси в открытых полуформах, что при заливке приводит к зазору формы. Поэтому, если длительность остановки линии превышает допустимую, то формы, собранные из полуформ, находящихся в это время на участке сборки в открытом состоянии, не заливаются. Предельное время нахождения полуформ на этом участке контролируется реле времени. В этом случае, при ручной заливке разрушается заливочная воронка, а при автоматической заливке в систему управления подаётся соответствующий запрещающий сигнал

Опасное для человека оборудование (много подвижных частей и выдвигающихся за габариты машины, нагретые до высокой температуры элементы, выделение вредных газов) закрываются специальными щитами и ограждениями. Для доступа к машине имеются двери, закрытое состояние которых контролируется конечными выключателями ВК. Примером защиты человека от нарушения им длительности в выполнении операции является защита, предусматривающая отключение операции сборки форм в автомате «Универсал» . Если оператор не успел установить стержни в нижнюю полуформу в отведённое для этого время на циклограмме и не удалил руки из рабочей зоны, то автомат выключается до полного их удаления. Наличие рук оператора в рабочей зоне контролируется фотодатчиками.