31

Содержание

ВВЕДЕНИЕ ……………………………………………………………… 2

Лекция №1 Основные понятия и определения. ………………….. 3

Лекция №2 Понятие технологического процесса как объекта управления. Классификация систем управления. .……..…………. 7

Лекция № 3 Выбор параметров управления…………………….…….13

Лекция №4 Теория инвариантности автоматических систем управления

и комбинированные АСР. …………………………………….……..…. 19

Лекция №5 Системы каскадного регулирования. АСР с дополнительным

импульсом по производной из промежуточной точки……………….22

Лекция №6 Взаимосвязанные системы регулирования. Системы

несвязанного и связанного (автономного) регулирования. ………… 27

ВВЕДЕНИЕ

Под управлением понимается совокупность действий, выбранных на основании определенной информации и направленных на поддержание или улучшение функционирования объекта в соответствии с имеющейся программой, алгоритмом или целью его работы(объектом может быть изделие, процесс и т.д.)

Очевидно, что процесс управления, как выработка и осуществление целенаправленных управленческих воздействий на объект включает в себя:

• Сбор

• Хранение

• Передачу

• Обработку необходимой информации;

• Принятие и реализацию соответствующих решений.

Методы управления объектом различны в зависимости от задач и отличаются от технологических операций и процессов объекта управления.

Основные функции управления объектом реализуются ручными, механизированными, автоматизированными и автоматическими методами.

Примечания:

При ручных методах управляющий объектом человек затрачивает физические и умственные силы.

Использование механизированных методов предполагает использование человеком «оборудования», которое полностью или частично заменяет его физический труд, необходимый для управления.

При автоматизированном методе управления объектом применяются оборудования, обеспечивающие полную замену физического труда и частичную замену умственного труда.

Автоматическое управление позволяет полностью заменить физический и умственный труд.

Говорят, что совокупность средств управления и объекта управления образует систему управления (СУ).

Лекция №1 Основные понятия и определения

Вопросы, рассматриваемые в лекции:

1. Определение автоматизации.

2. Предназначение системы управления.

3. Этапы развития АСУТП.

4. Основные технические средства автоматики.

5. Критерии управления.

Автоматизация - применение машин, машинной техники и технологии с целью облегчения человеческого труда, вытеснения его ручных форм, повышения его производительности. Автоматизация производства призвана устранить физически тяжелый, монотонный труд, переложив его на плечи машин. Автоматизация управления направлена на использование компьютеров и других технических средств обработки и передачи информации в управлении производством, экономикой.

Задача – осуществление управления технологическим процессом, т.е. осуществлять определенные воздействия, соответствующие алгоритму управления системой.

Технологический объект управления – совокупность технологического оборудования и реализованного на нем в соответствии с инструкциями и регламентом технологического процесса производства.

Автоматизированная система управления – предназначена для выработки и реализации управляющих воздействий на технологический объект управления в соответствии с принятым критерием управления.

Критерий управления – соотношение, характеризующее качество работы технологического объекта управления в целом и принимающее числовые значения в зависимости от управляющих воздействий. Критерий может быть технико-экономическим или техническим (параметры процесса, показатели продукта и т.п.) показателем. Необходимы ограничения при выборе управляющих воздействий.

Современная АСУТП (автоматизированная система управления технологическим процессом) представляет собой многоуровневую человеко-машинную систему управления. Создание АСУ сложными технологическими процессами осуществляется с использованием автоматических информационных систем сбора данных и вычислительных комплексов, которые постоянно совершенствуются по мере эволюции технических средств и программного обеспечения.

Непрерывную во времени картину развития АСУТП можно разделить на три этапа.

Первый этап отражает внедрение систем автоматического регулирования (САР).

Второй этап – автоматизация технологических процессов. Объектом управления становится рассредоточенная в пространстве система; с помощью систем автоматического управления (САУ) реализуются все более сложные законы управления, решаются задачи оптимального и адаптивного управления, проводится идентификация объекта и состояний системы. Характерной особенностью этого этапа является внедрение систем телемеханики в управление технологическими процессами.

Третий этап – автоматизированные системы управления технологическими процессами - характеризуется внедрением в управление технологическими процессами вычислительной техники.

Основой, необходимым условием эффективной реализации диспетчерского управления, имеющего ярко выраженный динамический характер, становится работа с информацией, т. е. процессы сбора, передачи, обработки, отображения, представления информации.

Любую фабрику, завод, предприятие в целом можно рассматривать как подсистему в общей системе промышленности. Управление простейшей подсистемой заключается в выполнении отдельных более простых операций – операций регулирования.

Воздействие на технологический процесс, аппарат или машину в целях поддержания или определенного изменения какой-либо выбранной величины называется регулированием. Например, воздействие на насосную установку, чтобы поддержать заданную производительность, изменение частоты вращения разгрузочного устройства в отсадочной машине для стабилизации высоты постели на отсадочном решете, изменение количества реагентов, подаваемых в процесс флотации, при изменении количества твердого во флотационной пульпе. Регулирование – часть управления.

Для осуществления операций управления и регулирования какой-либо системой (объектом) необходимо иметь данные о том, как эта система должна работать, в каком она состоянии и какие результаты ее работы уже имеются. Все эти данные, необходимые для управления и регулирования, составляют информацию.

Процессы управления и регулирования заключаются в сборе необходимой информации, ее оценке и переработке в целях получения оперативного решения и выработки управляющего (регулирующего) воздействия на систему.

Качественное различие между управлением и регулированием состоит в том, что для управления системой используется и перерабатывается разнородная информация, а для регулирования – информация одного вида.

Технологические процессы и машины, в которых поддержание заданных технологических режимов при изменяющихся условиях работы (в допустимых пределах) обеспечивается без управляющего участия человека, называются автоматическими.

Современная кибернетика сформулировала единый подход к анализу и описанию (алгоритмизации) различных процессов управления и переработки информации, позволивший использовать электронные вычислительные машины для управления технологическими процессами, применяемыми, в частности, на углеобогатительных и брикетных фабриках.

Автоматизация позволяет успешно решать задачи повышения производительности, стабильности и качественных результатов технологических процессов, предупреждения аварийных ситуаций, повышения выхода готового товарного продукта, снижения потерь угля с отходами, улучшения условий и повышения долговечности работы оборудования.

В настоящее время все достаточно крупные промышленные предприятия автоматизированы. Однако степень автоматизации различна и зависит от общего технического уровня производства.

В тех случаях, когда ставят цель автоматически получить только информацию о технологических параметрах, применяют системы и средства автоматического контроля.

Более высокий уровень автоматизации – централизованный контроль, при котором вся информация поступает на пульт оператора или диспетчера. В этом случае используется дистанционное управление, позволяющее посредством установленных в технологической цепи фабрики исполнительных механизмов управлять процессом с центрального пульта.

Следующая ступень автоматизации – автоматическое регулирование технологических параметров или работы машин с помощью локальных систем автоматики.

Для предупреждения аварийных ситуаций нарушения технологического режима применяют автоматическую защиту и блокировку.

Наиболее высокий уровень автоматизации технологии, производства достигается использовании автоматизированных систем управления (АСУ), обеспечивающих оптимизацию качественно – количественных и экономических показателей производства. Применение АСУ на производстве предусматривает сочетание всех перечисленных выше видов автоматизации.

Технологический процесс, агрегат или машина, один или несколько параметров которого регулируются автоматически называется объектом регулирования, а эти параметры параметрами регулирования.

Объект регулирования и автоматические устройства обеспечивающие регулирование, составляют систему автоматического регулирования (CAP).

Активное воздействие, которое оказывает система автоматического регулирования на технологический процесс или аппарат в процессе регулирования, называется регулирующим воздействием.

Различные приборы и устройства, входящие в систему и обеспечивающие автоматизацию процесса, называются техническими средствами автоматики.

Основными техническими средствами автоматики являются следующие.

Датчик – устройство, преобразующее контролируемую величину в информационный сигнал, удобный для использования в системах автоматизации. Датчик обычно состоит из измерительного и первичного преобразователей.

Вторичные показывающие или регистрирующие приборы – устройства, которые получают сигналы от датчиков и выдают наглядную информацию о значении контролируемого параметра оператору, следящему за технологическим процессом.

Измерительный преобразователь, первичный и вторичный приборы образуют систему автоматического контроля и осуществляют измерения контролируемой величины или параметра.

Регулирующие приборы (или регуляторы) получают информацию непосредственно от датчиков или через вторичные приборы и вырабатывают регулирующие воздействия.

Исполнительные механизмы – устройства, которые реализуют регулирующее воздействие, выработанное регулятором. Регулятор включает, выключает или реверсирует исполнительный механизм либо изменяет скорость его действия. Исполнительный механизм получает энергию от внешнего источника и превращает ее в механическое действие регулирующего органа.

Регулирующий орган – часть объекта регулирования, предназначенная для изменения технологического режима.

Все средства автоматизации объединяются в системы с помощью информационных каналов, по которым передается информация в виде периодических или изменяющихся по величине непрерывных сигналов. От датчика сигналы поступают к вторичному прибору или регулятору. В регуляторе информация от датчика перерабатывается и в виде управляющих сигналов поступает в исполнительный механизм.

В автоматизированных системах управления, большая часть информации от датчиков поступает в управляющие вычислительные машины (контроллеры), которые также перерабатывают поступившую информацию в управляющие воздействия. Вычислительные машины учитывают значительно большее количество параметров и их взаимосвязей, благодаря чему значительно повышается эффективность управления технологическими процессами;

Технические средства автоматизации состоят из отдельных элементов, каждый из которых выполняет строго определенную функцию: усиление, суммирование, регистрацию и т. д. Сочетание элементов определяет структуру и функции средств автоматизации.