Розділ 1
Одними із основних складових частин автоматизації технологічних процесів є системи автоматичного регулювання. Системою автоматичного регулювання (САР) називають сукупність взаємодіючих між собою об’єкта регулювання (ОР) і автоматичного регулятора (АР). САР – така система,яка призначена для підтримування на заданому значенні технологічного параметра,який характеризує роботу автоматичного регулювання без участі людей. САР призначена для підтримування постійного заданого значення регульованої величини (або величин) із потрібною точністю або для зміни цієї величини за наперед заданим чи невідомим законом, коли процеси керування об’єктом регулювання здійснюються автоматично без участі людини. На роботу САР впливають як внутрішні фактори (вихід з ладу окремих елементів, спотворення інформації), так і зовнішні відносно САР фактори (завади, похибки у початкових даних, зміна параметрів довкілля тощо). Вказані вище фактори, які порушують роботу САР, називають збурюючими діями, або просто збуреннями. Сучасні САР забезпечують таке регулювання, при якому наслідки збурень в значній мірі усуваються. Під впливом зовнішніх і внутрішніх збурень технологічні параметри можуть відхилятися від своїх регламентованих значень, що одразу ж відбивається на якості продукції. У таких випадках САР, автоматично змінюючи положення регулюючих органів керованого апарату і змінюючи деяку величину, яка має найбільший вплив на регульовану величину, знову відновлює задане значення регульованого технологічного параметра. Основним завданням САР - стабілізація (підтримування на заданому значенні) технологічних параметрів (температури, тиску, витрати, концентрації тощо) в ОР (машині, апараті, агрегаті, установці) і є, блок-схема якої зображена на рис. 1.
Рис. 1. Блок-схема системи автоматичного регулювання:
ОР - об’єкт регулювання; ПК - пристрій керування; РО - регулюючий орган.
Для автоматичного підтримування постійного значення фізичної величини в технологічному об’єкті або для його зміни згідно з заданим законом застосовується система автоматичного регулювання (САР). В такій системі поставлені завдання досягаються з допомогою формування автоматичним пристроєм - регулятором - регулюючої дії, спрямованої на технологічний об’єкт. Структурна схема САР зображена на рис.2.
Рис.2. Структурна схема замкнутої САР:
ОР - об’єкт регулювання; ПП - первинний вимірювальний перетворювач; АР - автоматичний регулятор; Зд - задавач; ВМ- виконавчий механізм; РО - регулюючий орган.
Вихідна величина Y об’єкта регулювання (ОР) сприймається первинним вимірювальним перетворювачем (ПП), вихідний сигнал якого спрямовується до автоматичного регулятора (АР). В АР сигнал , пропорційний величині Y, порівнюється з заданим значенням 0 і визначається розбаланс = 0 , тобто відхилення регульованої величини від заданого значення 0 , або похибка регулювання. Залежно від знаку і величини цієї похибки АР виробляє регулюючу дію = f(0 ) = f() і передає її з допомогою виконавчого механізму (ВМ) на вхід ОР, змінюючи за допомогою регулюючого органу (РО) його вхідну величину X у такому напрямку, щоби зменшити або повністю ліквідувати похибку регулювання.
На ОР можуть впливати зовнішні збурення Z (наприклад, температура навколишнього середовища, атмосферний тиск, вібрації), які також створюють різницю між 0 та , і, як наслідок, - додаткову дію регулювання.
Отже, завданням такої САР є зменшення похибки регулювання технологічної величини незалежно від того, якими збуреннями вона викликана. Принцип дії такої САР, автоматичний регулятор в якій сприймає на своєму вході відхилення регульованої величини від заданого значення і виробляє регулюючу дію для усунення цього відхилення, називають принципом регулювання за відхиленням. Крім цього, може застосовуватися також регулювання за збуренням. В таких системах збурення Z ліквідується ще до того, як виникне розбаланс .
В замкнутих САР (див рис. 1) ПП, АР і ВМ утворюють коло зворотного зв’язку, який для забезпечення стійкості САР обов’язково повинен бути від’ємним. Це означає, що, якщо під дією збурень технологічна величина в ОР відхилилася від заданого значення , то САР повинна виробити таку регулюючу дію, яка б з часом призвела до зменшення цього відхилення.