1.3. Анализ статических и динамических характеристик объекта, определение структуры съем регулирования.

Наиболее целесообразно совместное создание технологического процесса и системы управле­ния им. В этом случае технологический процесс и система автоматиза­ции наиболее полно могут соответствовать требованиям, предъявляе­мым к автоматизированным процессам, так как на стадии проектиро­вания могут задаваться (специалистами по автоматике) и реализовываться (специалистами-технологами) необходимые статические и динамические свойства объекта. Все это позволяет получить высокие технико-экономические показатели работы и обеспечить требуемое качество регулирования основных технологических параметров. При автоматизации действующих установок необходимо располагать определенными сведениями о существующих свойствах управляемого объекта в виде статических и динамических характеристик. Эти сведения помогают правильно выбрать каналы регулирования (регу­лирующие воздействия), обеспечивающие высокую эффективность управления. В табл. 3 приведены основные характеристики объекта регулирования.

1.4. Выбор на технологической схеме точек контроля или отбора импульсов для регулирующих систем.

Многие управляемые объекты являются объектами с распределенными параметрами и поэтому выбор точек контроля или отбора импульсов приобретает важное значение, так как от этого зависит не только представительность сигнала, но и точность оценки значения контролируемых или регулируемых параметров в каждый момент времени. В системах автоматического регулирования выбор точек отбора импульсов должен обеспе­чить наряду с названными требованиями еще и достаточно точное представление о статических и динамических свойствах управляемого объекта. В ряде случаев именно место отбора импульсов определяет настройки регуляторов, качество регулирования и другие показатели функционирования системы.

В общем случае технологический параметр часто представляет собой величину, распределенную по длине агрегата и непрерывно изменяющуюся во времени и пространстве случайным образом. Простейшая задача, возникающая в системах контроля, сводится к выбору числа и точек размещения датчиков по длине агрегата. Оценка требуемого расстояния между датчиками осуществляется заданием средней квадратичной погрешности аппроксимации значения измеряемой величины по длине агрегата, а также выбором соответствующего алгоритма интерполяции. Выбор точек контроля или отбора импульсов для регулирующих систем должен также обеспечить удобство монтажа соответствующих технических средств на оборудовании.

1.5. Выбор измерительных и реулирующих приборов.

Данная задача является одной из важнейших при проектировании и далее она рассматривается более подробно.

1.6. Выбор измерительных приборов.

Системы автоматизации процессов включают контуры контроля отдельных параметров, основным назначением которых является получение оперативной информации о ходе процесса. Вопрос выбора измерительных комплектов для системы автоматического контроля возникает еще при проектировании схем автоматизации. Чаще задачу выбора приборов для систем автоматического контроля решают путем перехода от общих вопросов к частным. На первом этапе выбирают комплекс технических средств для всей системы, затем - измерительные комплекты для отдельных параметров.

Общая постановка задачи создания системы автоматического контроля сводится к следующему. Заданием на проектирование определяется совокупность технологических параметров и показателей, значение которых необходимо контролировать в процессе работы объекта. Для правильного выбора системы автоматического контроля должна быть указана также требуемая точность оценки технологических параметров и обобщенных показателей. Предполагается, что существуют измерительные приборы для получения информации о всех контролируемых параметрах. Система автоматического контроля проектируется с учетом достижения экстремума критерия, в качестве которого может быть выбран минимум затрат на создание системы с соответствующими ограничениями. Как правило, при этом стремятся к минимизации числа контролируемых величин при условии обеспечения достаточной информации о ходе процесса. Характер информации, получаемой на каждом пункте управления, различен, однако во всех случаях должна быть представлена только главная, необходимая информация. Избыток информации, дублирование различных измерений не только удорожают систему, усложняют ее монтаж и эксплуатацию, но и отвлекают обслуживающий персонал от решения наиболее важных производственных вопросов.

Системы автоматического контроля являются человеко-машинными, поэтому в них необходимо разграничивать функции, выполняемые человеком и комплексом технических средств. Выбор приборов для систем автоматического контроля пищевых производств имеет свои особенности. В конкретных условиях на выбор приборов в большой степени влияют характеристики технологического объекта с учетом условий его работы, диапазон изменения измеряемых величин, расстояние от чувствительного элемента до выбранного прибора, фактор надежности и др.

Исходными данными при разработке системы автоматического контроля являются общая характеристика системы, характеристика условий ее работы и требования к качеству системы. Общая характеристика системы автоматического контроля отражает инженерно-психологические особенности, т. е. алгоритм контроля, распределение и согласование функций человека и автоматических устройств и др. Сюда же относится техническая характеристика системы автоматического контроля с точки зрения стандартизации и однородности.

Основной аппаратурой, применяемой в системах автоматического контроля, являются серийно выпускаемые приборостроительной промышленностью средства измерений, входящие в ГСП. Применение специально разработанных приборов допускается только в тех случаях, когда типовой прибор либо отсутствует, либо его применение не обеспечивает выполнения технических условий работы и предъявляемых к нему требований. Использование в системах автоматического контроля однородной по техническим особенностям и характеристикам аппаратуры упрощает и удешевляет систему, улучшает условия ее эксплуатации, расширяет возможности резервирования и повышает надежность системы.

Условия работы системы автоматического контроля характеризуются данными о контролируемой среде (температура, давление, плотность, химическая реакция, дисперсность и др.), о внешней окружающей среде (температура, давление, влажность, запыленность, пожаро- и взрывоопасность, наличие в зоне действия аппаратуры магнитных и электрических полей, излучений и других помехообразующих факторов), о расстоянии от точки измерения до места установки измерительного прибора, а также от прибора до рабочего места оператора.

Требования к качеству работы системы автоматического контроля включают в себя основные метрологические данные:

− точность измерения, определяемую по классу точности;

− порог чувствительности − по чувствительности к отклонению контролируемого параметра;

− быстродействие системы − по скорости реагирования на изменение контролируемой величины (постоянная времени, время начала реагирования);

− надежность − по таким основным показателям, как вероятность отказов, частота отказов, интенсивность отказов, средняя наработка на отказ, коэффициент ремонтопригодности.

В отличие от других требований, которые могут быть главными при решении частных задач, метрологические данные являются основными на всех этапах проектирования системы автоматического контроля. Метрологические требования определяют работу измерительных комплектов не только в установившемся (статическом) режиме, но и в переходном (динамическом). В связи с этим формулировка метрологических требований является ответственной задачей, которая должна решаться на основе глубокого анализа технологического процесса, выявления той роли, какую играет каждый контролируемый параметр в производстве.

В мясной и молочной промышленности, как и в других отраслях народного хозяйства, используются в зависимости от их назначения приборы с разными метрологическими характеристиками. Однако требование по классу точности измерительных комплектов для промышленных систем автоматического контроля составляет 0,25-1,5, по порогу чувствительности не более 0,05-0,1 % диапазона измерения, по быстро­действию не более 16 с. Достижение этих показателей возможно только при использовании малоинерционных чувствительных элементов на основе компенсационных методов измерения. Естественным является требование повы­шения точности измерения технологических параметров, однако чрезмерная точность приводит к значительному удорожанию всей системы, усложняет эксплуатацию приборов и требует более высокой квалификации обслуживающего персонала. В тех случаях, когда точность измерения не регламентирована специальными общегосударственными или ведомственными техническими условиями (правилами), можно руководствоваться приведенными ниже рекомендациями по выбору класса точности прибора:

0,2 - образцовые, для проверки технических приборов;

0,5 - компенсационного типа (электронные потенциометры, мосты и т. п.), для контроля и регистрации ответствен­ных величин, характеризующих качество работы агрегата, процесса;

1,0, 1,5 - среднего класса точности, для контроля и регистрации параметров, оказывающих меньшее влияние на работу агрегата;

2,5 - приборы для измерения параметров, непосредственно не влияющих на качество продукта и работу агрегата;

4,0 - грубые приборы для изме­рения неответственных параметров и оценки их относительного изменения.

При построении систем автоматического контроля отдельных технологических параметров последовательно производят выбор воспринимающего элемента и первичного преобразователя, выбор линии связи и источника питания, выбор вторичного прибора (характе­ристика воспринимающего устройства, пределов шкалы, габаритов прибора).