7.2. Выбор технических средств системы автоматического управления технологическим оборудованием

При проектировании систем управления решающее значение имеет выбор чувствительных средств или датчиков этих систем, к которым относятся:

• гироскопические датчики углов, преобразующие угол в электрический сигнал и используемые обычно в системах стабилизации;

• датчики ускорений и угловых скоростей;

• датчики давления;

• датчики вибраций;

• датчики силы, температуры и т. д.

Чувствительные элементы – это сложные устройства, построенные на различных физических принципах, дают информацию об управляемых переменных и определяют в значительной степени точность системы управления. Поэтому к датчикам предъявляются жесткие требования по точности, чувствительности, динамическим характеристикам, линейности статических характеристик и стабильности. Для них важными характеристиками также являются масса, габариты, потребление энергии, надежность, мощность рассеивания. Большое влияние также уделяется удобству сопряжения чувствительных элементов системы управления с интерфейсом ввода-вывода УВМ.

Для реализации технических средств системы управления важным является выбор системы элементов. Система элементов – это комплекс основных, вспомогательных, функциональных и специальных элементов, на основе которых проектируются системы управления. Наряду с дискретными элементами (УВМ и цифровая аппаратура системы) в системах управления используются и аналоговые элементы. Это прежде всего усилительные, преобразовательные и исполнительные устройства.

При выборе системы элементов ориентируются на следующую совокупность характеристик:

• функциональная полнота, т. е. возможность реализации заданных функций;

• быстродействие;

• надежность;

• масса и габариты;

• потребляемая мощность;

• технологичность (имеет особенно большое значение при автоматизации производства).

Для описания и оценки элементов используются:

• статические (вход-выходные характеристики);

• динамические (амплитудные и частотные характеристики);

• надежностные;

• технологические;

• эксплуатационные;

• стоимостные.

При выборе той или иной системы элементов необходимо оценивать значимость различных характеристик, наиболее существенно влияющих на облик и основные характеристики проектируемой системы управления.

Список рекомендуемой литературы

1. Тищенко, Н. М. Введение в проектирование систем управления / Н. М. Тищенко. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Энергоатомиздат, 1986. – 248 с.

2. Теория управления. Терминология. Вып. 107. – М. : Наука, 1988. – 56 с.

3. Справочник проектировщика автоматизированных систем управления технологическими процессами / под ред. Г. Л. Смилянского. – М. : Машиностроение, 1983. – 527 с.

4. Шемелин, В. К. Проектирование систем управления в машиностроении : учебник / В. К. Шемелин. – М. : Станкин, 1998. – 524 с.

5. Воронов, А. А. Основы теории автоматического управления. Автоматическое регулирование непрерывных линейных систем / А. А. Воронов. – 2-е изд., перераб. – М. : Энергия, 1980. – 312 с.

6. Бабаков, Н. А. Теория автоматического управления : учеб. в 2 ч. Ч. 1. Теория линейных систем автоматического управления / Н. А. Бабаков [и др.] ; под ред. А. А. Воронова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Высш. шк., 1986. – 367 с.

7. Терган, В. С. Основы автоматизации производства : учеб. пособие / В. С. Терган, Н. Б. Андреев, Б. С. Либерман. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1982. – 229 с.

8. Клюев, А. С. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. Справочное пособие / А. С. Клюев, Б. В. Глазов, А. Х. Дубровский, А. А. Клюева ; под ред. А. С. Клюева. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Машиностроение, 1990. – 464 с.

9. Самсонов, В. С. Автоматизированные системы управления в энергетике : учебник / В. С. Самсонов. – М. : Высш. шк., 1990. – 208 с.

10. Макаров, И. М. Основы автоматизации управления производством : учеб. пособие / И. М. Макаров [и др.] ; под ред. И. М. Макарова. – М. : Высш. шк., 1983. – 504 с.

11. Клюев, А. С. Техника чтения схем автоматического управления и технологического контроля / А. С. Клюев, Б. В. Глазов, М. Б. Миндин, С. А. Клюев ; под. ред. А. С. Клюева.– 3-е изд., перераб. и доп. – М. : Энергоатомиздат, 1991. – 432 с.

12. Штефан, И. А. Управление процессами и объектами в машиностроении: учеб. пособие / И. А. Штефан, И. В. Чичерин. – Кемерово : Кузбас. гос. техн. ун-т, 2002. – 104 с.

13. Скурихин, В. И. Адаптивные системы управления машиностроительным производством / В. И. Скурихин, В. А. Забродский, Ю. В. Копейченко. – М. : Машностроение, 1989. – 208 с.

14. Брюханов, В. Н. Теория автоматического управления: учебник / В. Н. Брюханов, М. Г. Косов, С. П. Протопопов [и др.] ; под ред. Ю. М. Соломенцева. – 2-е изд., перереб. и доп. – М. : Высш. шк., 1999. – 268 с.

15. Капустин, М. Н. Автоматизация машиностроения: учебник / Н. М. Капустин, Н. П. Дьяконова, П. М. Кузнецов ; под ред. Н. М. Капустина. – М. : Высш. шк., 2002. – 223 с.

16. Коровин, Б. Г. Системы программного управления промышленными установками и робототехническими комплексами / Б. Г. Коровин, Г. И. Прокофьев, Л. Н. Рассудов. – Л. : Энергоатомиздат, 1990. – 352 с.

17. Островский, М. Я. Системы управления оборудованием гибких производственных систем : учеб. пособие / М. Я. Островский, В. Н. Тисенко, А. И. Федотов. – Л. : Ленингр. политехн. ин-т, 1986. – 88 с.

18. Воронина, Г. Д. Управление гибкими производственными системами. Модели и алгоритмы / Г. Д. Воронина, В. И. Плескулин, Б. Ф. Фомин, В. Б. Яковлев ; под ред. С. В. Емельянова. – М. : Машиностроение, 1987. – 368 с.

19. Иванов, Ю. В. Гибкая автоматизация производства РЭА с применением микропроцессоров и роботов : учеб. пособие / Ю. В. Иванов, Н. А. Лакота. – М. : Радио и связь, 1987. – 467 с.

20. Асфаль, Р. Роботы и автоматизация производства / пер. с англ. – М. : Машиностроение, 1989. – 448 с.

21. Соломенцев, Ю. М. Управление гибкими производственными системами / Ю. М. Соломенцев, В. Л. Сосонкин. – М. : Машиностроение, 1988. – 352 с.

22. Сосонкин, В. Л. Программное управление технологическим оборудованием : учеб. для вузов / В. Л. Сосонкин. – М. : Машиностроение, 1991. – 512 с.

23. Берман, А. М. Гибкие производственные системы, промышленные роботы, робототехнические комплексы : в 14 кн. Кн. 8. Управление ГПС и РТК : практ. пособие / А. М. Берман, В. М. Олевский, Е. В. Судов ; Под. ред. Б. И. Черпакова. – М. : Высш. шк., 1989. – 96 с.

24. Полетаев, В. А. Гибкие производственные системы в машиностроении : учеб. пособие / В. А. Полетаев, Л. Д. Машкин, А. Н. Трусов [и др.]. – Кемерово : Кузбас. политехн. ин-т, 1987. – 56 с.

25. Троп, А. Е. Автоматическое управление технологическими процессами обогатительных фабрик : учеб. для вузов / А. С. Троп, В. З. Козин, Е. В. Прокофьев. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Недра, 1986. – 303 с.

26. Стефани, Е. П. Основы построения АСУТП: учеб. пособие / Е. П. Стефани. – М. : Энергоиздат, 1982. – 352 с.

27. Авдеев, В. П. Натурно-математическое моделирование в системах управления : учеб. пособие / В. П. Авдеев, С. Р. Зельцер, В. Я. Карташов, С. Ф. Киселев. – Кемерово: Кемер. гос. ун-т, 1987. – 84 с.

28. Родионов, В. Д. Технические средства АСУТП : учеб. пособие / В. Д. Родионов, В. А. Терехов, В. Б. Яковлев ; под ред. В. Б. Яковлева. – М. : Высш. шк., 1989. – 263 с.

Оглавление

Предисловие…………………………………………………..	..3
1. СТРУКТУРА, СВОЙСТВА И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ……………………………………...	..5
1.1. Основные определения и понятия теории управления………………………………………………….	..5
1.2. Механизация и автоматизация производственных процессов…………………………………………………...	..6
1.3. Классификация систем управления производственными процессами………………………….	..8
1.3.1. Классификация систем управления по степени автоматизации……………………………………….	..8
1.3.2. Классификация систем управления по признакам сложности и характеру функционирования………………………………….	..9
1.4. Структуры систем управления……………………………	10
1.5. Основные свойства систем управления……………….….	13
2. СТРУКТУРА УПРАВЛЕНИЯ ГИБКИМИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ СИСТЕМАМИ………………….	15
2.1. Характеристика машиностроительного предприятия с точки зрения управления……………………………………..	15
2.2. Характеристика систем управления машиностроительным производством и производственным процессом…………………………..	17
2.3. Уровни управления производственной системой………..	19
2.4. Гибкие производственные системы……………………....	22
2.5. Общая структура управления гибкими производственными системами…………………………...	24
2.6. Описание процессов управления гибкой производственной системой на основе функциональных автоматов……………………………….	26
3. АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ И ГИБКИМИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ СИСТЕМАМИ….	28
3.1. Автоматизированные системы управления гибкими производственными системами…………………………...	28
3.2. Терминальные системы управления……………………...	31
3.3. Автоматизированные системы управления технологическими процессами……………………………	34
3.4. Функциональная структура автоматизированных систем управления технологическими процессами….….	36
3.5. Режимы функционирования автоматизированных систем управления технологическими процессами….….	38
3.5.1. Функционирование автоматизированных систем управления технологическими процессами в информационном режиме………………………….	39
3.5.2. Функционирование автоматизированных систем управления технологическими процессами в режиме советчика……………………..	40
3.5.3. Функционирование автоматизированных систем управления технологическими процессами в режиме супервизорного управления………………	41
3.5.4. Функционирование автоматизированных систем управления технологическими процессами в режиме непосредственного цифрового управления…………………………………………….	42
3.5.5. Функционирование автоматизированных систем управления технологическим процессом в режиме натурно-математического моделирования………………………………….…….	44
3.6. Техническое обеспечение автоматизированных систем управления технологическими процессами……………..	46
3.7. Программное и математическое обеспечения автоматизированных систем управления технологическими процессами………………………………...	48
3.8. Информационное обеспечение автоматизированных систем управления технологическими процессами….….	50
4. ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКИМИ ОБЪЕКТАМИ…………	55
4.1. Оценка эффективности систем управления……………...	55
4.2. Задачи проектирования систем управления……………...	58
4.3. Этапы проектирования систем управления………………	59
4.4. Особенности процесса проектирования систем управления………………………………………………….	61
4.5. Теоретические основы проектирования систем управления………………………………………………….	65
4.6. Количественные методы принятия решений при проектировании систем управления…………………	72
5. ЭТАПЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ…………………..	76
5.1. Техническое задание на проектирование системы управления………………………………………………….	76
5.2. Предварительное проектирование системы управления………………………………………………….	78
5.3. Эскизное проектирование системы управления…………	83
5.4. Техническое проектирование системы управления….….	86
6. ПРИНЦИПЫ И ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМИ ПРОЦЕССАМИ…………………..	90
6.1. Человек-оператор как звено системы управления……….	90
6.2. Надежностные характеристики оператора……………….	93
6.3. Информационные характеристики оператора…………...	95
6.4. Распределение функций между оператором и машиной………………………………………………….	97
6.5. Моделирование человеко-машинных систем управления………………………………………………….	98

6.6. Моделирование систем управления техническими объектами…………………………………………………	101
6.7. Имитационное моделирование систем управления техническими объектами………………………………...	104
7. СИНТЕЗ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИМ ОБОРУДОВАНИЕМ………………………………………….	108
7.1. Методика синтеза систем автоматического управления технологическим оборудованием……………………….	108
7.2. Выбор технических средств системы автоматического управления технологическим оборудованием………….	112
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………………	114