Глава 11. Автоматизация технологических процессов

Методологической основойисследований и разработки инженерных решений задач ресурсосбережения является системный подход, включающий технологии эффективной переработки ресурсов, обеспечения безопасности на основе автоматизации как важнейшего современного инструмента модернизации производств.

Автоматизация – совокупностьметодов и средств, позволяющих частично или полностью освободить человека от участия в технологическом процессе.

Степень автоматизации = необходимая доля участия оператора в управлении процессом.

Безлюдный режим – степень автоматизации, при которой технологические процессы, осуществляемые на соответствующем оборудовании участка, цеха или всего предприятия могут работать автоматически в течение, по крайней мере, одной производственной смены (8 часов) в отсутствии человека.

●Высокое быстродействие (человеку свойственна инерционность).

●Возможность минимизации работы специалиста в тяжелых и вредных условиях.

●Стабильное и достаточно высокое качество продукции.

Управление как процесс целенаправленного воздействия на объект (рис.11.1), включает следующие основные структурные компоненты:

Система автоматического управления (САУ) -автоматическая система, которая в течение длительного времени требуемым образом изменяет или поддерживает неизменными координаты движущегося объекта, скорость движения, электрическое напряжение, частоту, температуру, давление, концентрации веществ и пр.) в управляемом процессе (рис.11.1).

Задача управления заключается в формировании и реализации такого закона изменения управляющего воздействия, при котором обеспечивается заданный алгоритм при наличии возмущающих воздействий.

Для решения этой задачи используют три фундаментальных принципа управления:

2)управление по возмущению (принцип компенсации)

3)замкнутое управление (принцип обратной связи или управление по отклонению).

Принцип разомкнутого управления состоит в том, что управление осуществляется только на основе заданного алгоритма функционирования и не контролируется фактическое значению управляемой величины, то есть текущее состояние объекта управления (ОУ) не учитывается при выработке управляющих воздействий.

Рис.11.1. Общая структура системы управления технологическим объектом

с обратной связью: 1.Объект управления – объект, процесс или система, на который направлено управляющее воздействие.2.Субъект управления – регулятор или контроллер, где происходит сбор информации, ее обработка, принимается решение, формируются управляющие сигналы. 3.Датчики – устройства, преобразующие значения контролируемых параметров (температуры, давления, концентрации веществ и т.д.) объекта управления в электрический сигнал.4.Исполнительные элементы (реле, вентили, заслонки и т.д.) – устройства, осуществляющие непосредственное воздействие на объект управления в соответствии с выходным сигналом регулятора (контроллера).

Объект управления и субъект управления (регулятор или контроллер) связаны между собой прямой (через датчики) и обратной (через исполнительные элементы) связями. Прямая и обратная связи – это основополагающие понятия процесса управления.

На вход регулятора подается только задающее воздействие, которое преобразуется управляющими устройствами в управляющее воздействие

Управляющее воздействие изменяет ОУ так, чтобы выходные параметры объекта были равны заданному значению.

Однако наличие возмущающего воздействия может привести к тому, что действительное значение управляемой величины будет отличатся от заданного, то есть появляется ошибка управления. Накопление ошибок управления может привести к отказу работы системы управления.Поэтому принцип разомкнутого управления неприменим в условиях значительных помех и возмущений. Его в чистом виде применяют редко и только в простых случаях.

Система управления по отклонению управления содержит обратную связь (рис.11.1) и является замкнутой. На входе регулятора элемент сравне-ния определяет разность между действительным и заданным значениями параметров. Эта разность называется рассогласованием. Регулятор работает таким образом, чтобы постоянно сводить рассогласование к нулю.

Обратная связь такого типа называется отрицательной.

Универсальность и эффективность принципа управления по отклонению состоит в том, что он позволяет осуществить заданный закон изменения управляемой величины независимо от того, изменение какого из входных воздействий – задающего или возмущающего – вызвало возникновение рассогласования. Системы автоматического управления (САУ) по отклонению реагирует на интегрированное внешнее воздействие, проявляющееся в изменении контролируемой (измеряемой) управляемой величины.

Достоинства САУ по отклонению - простота технической реализации и высокая точность управления.

Недостатки систем с обратной связью -недостаточная оперативность, обусловленная тем, что действие системы направлено на ликвидацию рассогласования. То есть САУ сначала допускает изменение управляемой величины под воздействием внешних или внутренних возмущений, а потом его ликвидирует. При управлении по отклонению влияние возмущающих воздействий на выходную величину в значительной мере ослабляется, но не устраняется полностью.

Принцип управления по возмущению (ПУВ) используют, когда изменение состояния объекта управления (ОУ) под действием одного или нескольких определенных возмущений недопустимо. Его реализуют путем преобразования измеренного датчиком возмущения в воздействие, подаваемое на вход регулятора, которое формирует управляющее воздействие с учетом возмущения. ПУВ ориентирован не на следствие, как принцип обратной связи, а на причину, нарушающее равновесие объекта управления,

Достоинства САУ, реализованных по ПУВ - более высокая оперативность по сравнению с системами с обратной связью.

Недостаток САУ, реализованных по ПУВ - при компенсировании влияния одного или нескольких заранее определенных возмущений они не могут предотвратить влияние на управляемую величину других возмущающих воздействий. Ошибка управления возникаtт даже при учете всех возмущений, так как система не может противостоять изменению внутренних свойств регулятора и ОУ.

Комбинированное управление (КУ) улучшаеткачество управления в условиях действия возмущений. В системах КУ на вход управляющих уст-ройств, помимо рассогласования, вычисляемого по задающему воздейст-вию и сигналу обратной связи, поступает сигнал от измерения возмущающих воздей-ствий. Обычно в комбинированных схемах измеряется только основное возму-щение, а влияние остальных возмущений учитывается по цепи обратной связи.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право...

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: