2. Podstawowe cele diagnostyki procesów przemysłowych (funkcje systemów diagnostycznych dla procesów przemysłowych, diagnostyka systemu sterującego, struktury tolerujące uszkodzenia, układy blokad i zabezpieczeń)

Diagnostyka procesów przemysłowych zajmuje się zagadnieniami wykrywania, lokalizacji i identyfikacji uszkodzeń komponentów instalacji technologicznej, urządzeń wykonawczych pomiarowych na bieżąco w trakcie funkcjonowanego procesu. Obiektem diagnozowania jest więc instalacja technologiczna wraz z urządzeniami wykonawczymi i pomiarowymi oraz procesy zachodzące w tej instalacji.

rys. Schemat obiektu diagnozowania

Automatyczna realizacja działań diagnostycznych w trakcie pracy systemu pozwala na znaczne skrócenie czasu wykrycia i lokalizacji awarii w stosunku do diagnostyki realizowanej przez operatora.

Zadania diagnostyczne realizowane przez współczesne zdecentralizowane systemy automatyki dzielą się na dwie części:

- diagnostyka procesu- obejmuje rozpoznawanie nieprawidłowości procesu oraz uszkodzeń komponentów instalacji technologicznej, urządzeń pomiarowych i elementów wykonawczych

Funkcje systemów diagnostycznych dla procesów przemysłowych:

1) detekcja uszkodzeń wraz z sygnalizacją wykrytych symptomów;

2) automatyczna lokalizacja uszkodzeń

3) identyfikacja uszkodzeń

4) rejestrowanie (archiwizowanie) danych o uszkodzeniach

5) uzasadnienie diagnoz

6) doradztwo w stanach awaryjnych

- diagnostyka systemu sterującego- zadaniem jej jest detekcja i lokalizacja uszkodzeń

elementów sterowników programowalnych, regulatorów, stacji procesowych i operatorskich oraz sieci lokalnych łączących te urządzenia.

Jest ona realizowana cyklicznie z dużą częstotliwością (części sekundy). Umożliwia zlokalizowanie nie tylko uszkodzonej stacji procesowej, sterownika, stacji operatorskiej, lecz dokładnie wskazuje uszkodzony moduł tych urządzeń.

Struktury tolerujące uszkodzenia

Mechanizmy autodiagnostyki i wzajemnego testowania się przez poszczególne inteligentne jednostki systemu automatyki oraz redundancja (rezerwa) umożliwiają realizację struktur tolerujących uszkodzenia (odpornych na pewne uszkodzenia).

Autodiagnostyka + Redundancja = struktury tolerujące uszkodzenia

Redundancja statyczna (typu „K”z „N”)- wszystkie jednostki pracują równolegle, wyniki są porównywane przez moduł głosujący, wymagana zgodność co najmniej k jednostek, aby wyjścia te były uznane za prawidłowe. Jednostki, których wyjścia są niezgodne (w liczbie nie większej niż N-K) traktowane są jako uszkodzone. Redundancja rzadko stosowana, przyjmuje postać „2 ” z „3”.

Redundancja dynamiczna (stand-by)- obok jednostki podstawowej istnieje coc najmniej jedna jednostka rezerwowa, która przejmuje funkcje jednostki podstawowej w przypadku jej awarii. Awaria wykrywana jest przez system diagnostyczny lub autodiagnostyczny inicjujący przełączanie jednostek. Powszechnie stosowana. Ze względu na przyporządkowanie jednostek rezerwowych dzielą się na:

- redundancje lokalne- charakteryzują się ścisłym przyporządkowaniem jednostek rezerwowych do podstawowych

- redundancje globalne- polegają na rezerwowaniu pracy grup jednakowych jednostek podstawowych przez co najmniej jedną jednostkę rezerwową, która przyjmuje funkcje jednostki uszkodzonej.

Dzięki stosowaniu diagnostyki i rezerwy straty spowodowane uszkodzeniami urządzeń systemu sterującego ulegają znacznemu zmniejszeniu.

Układy blokad i zabezpieczeń

Są to bezpośrednie zabezpieczenia technologiczne (zawory bezpieczeństwa, przelewy, bezpieczniki oraz układy blokad i zabezpieczeń automatycznych). Układy realizowane w technice przekaźnikowej lub z zastosowaniem sterowników programowalnych.

Zalecane w tych układach jest wykorzystanie innych torów pomiarowych, niż te, które są stosowane do regulacji i sterowania.

Układy blokad i zabezpieczeń realizują sterowanie binarne. Wejściami układów blokad i zabezpieczeń są binarne sygnały stanu pracy urządzenia (np. silników, wentylatorów, zaworów odcinających) oraz sygnały przekroczenia granic alarmowych przez zmienne analogowe. Mogą one pochodzić z niezależnych binarnych czujników poziomu, temperatury, ciśnienia itp. lub z sygnalizatorów granicznych podłączonych do analogowych przetworników pomiarowych lub też są wynikiem kontroli granic alarmowych wartości zmiennych analogowych realizowanej programowo. Binarne sygnały wyjściowe układów blokad i zabezpieczeń oddziałują na obiekt w taki sposób, aby doprowadzić obiekt do stanu bezpiecznego. Sygnały te powodują np. odcięcie zasilania lub dopływu surowców, blokują urządzenia wykonawcze w pozycji bezpiecznej, uruchamiają zawory odcinające itp.

Przykładem może być układ blokady pompy dla zespołu zbiorników.

---