ПРЕДИСЛОВИЕ

Нишевая промышленность страны призвана обеспечить рост объемов производства, позволяющих удовлетворить первоочеред­ные потребности населения В связи с этим предстоит решить ряд задач по техническому перевооружению предприятий разных отраслей пншевой промышленности путем оснащения их поточ­ными линиями и оборудованием, обеспечивающими комплексную переработку продукции и сырья. Выполнение этих задач возмож но лишь на основе широкого внедрения автоматизации.

Учебное пособие написано в соответствии с типовой програм­мой курса «Автоматика и автоматизация производственных процессов* для студентов технологических и механических спе­циальностей.

При изложении материала учтены основные современные тенденции развития и создания автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП) и Государ­ственной системы промышленных приборов и средств автомати­зации (ГСП), связанные с использованием новейших достижений н области электронной техники и технологии, приборостроения, микропроцессорных систем и микроЭВМ и других перспективных направлений.

Учебное пособие написано коллективом преподавателей кафедры автоматизации технологических процессов Московского ордена Трудового Красного Зн: менн технологического института нишевой промышленности: с: зеок сокращений, предисловие, введение, главы 1—4 — ироф И. К. Петровым: главы 6, 8 и 11 — доц. Е. М. Раковской; главы 5. 7 — доц. Н. О. Ворониной; главы 12—14 — доц. М. М Благовещенской; главы 9, 15 — доц. К. А. Прокофьевым; глава 10 — доц. А. В. Казаковым.

Автоматика — отрасль науки и техники, охватывающая тео­рию и принципы построения средств и систем управления произ­водственными процессами, действующими без непосредственного участия человека. Автоматика является основой автоматизации. Автоматизацией называют этап развития машинного производ­ства, характеризуемый освобождением человека от непосред­ственного выполнения функций управления производственными процессами и передачей этих функций техническим устройствам. Автоматизация янляетея одной из движущих сил научно-техни­ческого прогресса, которая существенно влияет на развитие производства, делая возможным создание новых высоконнтенсив- ных технологических процессов и побуждая к разработке более совершенного механизированного и автоматизированного техно­логического оборудования.

Под управлением производственным процессом понимают такое воздействие на него, которое обеспечивает оптимальный или заданный режим работы. Управляемый производственный процесс называют объектом управления. Совокупность техниче­ских устройств, нспользуемых для управления, и производствен­ного персонала, принимающего в нем непосредственное участие, образует совместно с объектом систему управления.

Процесс управления складывается из следующих основных функций, выполняемых системой управления:

получения измерительной информации о состоянии производ­ственного процесса как объекта управления;

переработки полученной информации и принятия решения о необходимом воздействии на объект для достижения целей управления;

реализации принятого решения, г. е. непосредственного воздействия на производственный процесс, например, увеличить или уменьшить подачу сырья на переработку.

Технические устройства, которые применяются в системах управления для автоматизации этих функций, называются техническими средствами автоматизации. Средства, предназна­ченные для получения информации о состоянии объекта управ­ления. называются средствами измерений.

В пищевой промышленности чаше всего приходится измерять значения следующих технологических параметров: температуры, давления (разрежения) и уровня рабочих сред в аппаратах и машинах; расходов потоков газообразных, жидких и сыпучих материалов, а также состава и показателей качества сырья, полупродуктов н готового продукта.

В зависимости от степени участия человека-оператора в уп­равлении различают следующие системы:

ручного дистанционного управления, в которых функции пере­работки измерительной информации, определения необходимых управляющих воздействий и их реализации (с помощью техни­ческих средств дистанционного управления) выполняет человек;

автоматизированные, в которых человек выполняет только часть функций системы управления;

автоматические, в которых процесс управления протекает без непосредственного участия человека.

Среди автоматических систем наиболее распространены автоматические системы регулирования, которые предназначены для поддержания заданных значений технологических парамет­ров, характеризующих состояние производственного процесса как объекта регулирования. С. появлением новых технических средств автоматизации в виде управляющих вычислительных машин в практику автоматизации производственных процессов вошел принципиально новый тип систем управления - автома­тизированные системы управления технологическими процессами (АСУ ТП). Широкое внедрение автоматизации нишевых произ­водств позволяет повысить эффективность технологических про­цессов и обеспечить полную сохранность натуральных свойств исходного сырья, поступающего на переработку.

раздел

I

ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА АВТОМАТИЗАЦИИ

Глава 1. Средства измерений и их характеристики 1.1. Основные элементы средств измерений

Измерение, т. е. нахождение значения физической величины опытным путем, осуществляется с помощью специальных уст­ройств — средств измерений. Основными видами средств измере­ний являются измерительные преобразователи и измерительные приборы.

Измерительные преобразователи (датчики) предназначены для получения сигнала измерительной информации, удобной для передачи, обработки и хранения, но не поддающейся непосред­ственному восприятию наблюдателем, измерительные приборы для получения сигнала измерительной информации в форме, доступной для непосредственного восприятия наблюдателем.

2. Погрешности средств измерений

Средства измерений могут быть с успехом использованы лишь только тогда, когда известны их метрологические свойства. Специфической метрологической характеристикой средств изме­рений является их погрешность. Разность между показанием прибора х„ и истинным (или действительным) значением изме­ряемой величины х называется абсолютной погрешностью средств измерений Дх:

Ддг = х_я — х. (II)

Отношение абсолютной погрешности измерительного прибора к истинному значению измеряемой нм величины называется

относительной погрешностью и выражается в долях нли процен­тах измеряемой величины. Относительная погрешность использу­ется в качестве одной из характеристик точности средства измерений. Величина, равная значению абсолютной погрешности и противоположная ей по знаку, называется поправкой:

С — х — х„. (1.2)

Метрологической характеристикой точности большинства тех­нических средств измерений являются пределы основной и допол­нительных погрешностей. Основной погрешностью называется

погрешность средств измерений, используемых в нормальных условиях, определяемых ГОСТами нли другими техническими условиями на средства измерений.

Дополнительной погрешностью называется погрешность сред­ства измерений, вызываемая воздействием на него условий при отклонении их действительных значений от нормальных (норма­тивных) или при выходе за пределы нормальной области зна­чении.

Класс точности средств измерений, являющийся их обобщен- | нон метрологической характеристикой, определяется пределами допускаемых основной и дополнительной погрешностей Конкрет­ные классы точности устанавливаются в стандартах на отдель­ные виды средств измерений. Чем меньше число, обозначающее класс точности, тем меньше пределы допускаемых погрешностей.

Любое средство измерений н каждый из его элементов могут выполнять свои функции лишь в том случае, когда их выходные (ж.*,) и входные (х„) величины связаны между собой устойчи­выми зависимостями в различных режимах работы. Различают два основных режима работы измерительных устройств — стати­ческий (установившийся) и динамический (неустаноннвшнн- сн). Оба режима преобразования входной величины в выходную определяются соответственно статическими и динамическими ха­рактеристиками Знание статических и динамических характе- рнстнк средств измерений и их элементов наряду с показателями, характеризующими погрешности, имеет большое значение как при собственно измерениях, так и особенно при использовани» их в качестве датчиков в системах автоматического регулиро нанпя и управления.

Статической характеристикой средства измерений называется функциональная зависимость между выходной и входной величи­нами в установившихся режимах работы, т. е,

ж.ы, = /(*».)• (1.3)

Динамической характеристикой средства измерений н их эли ментов называется функциональная зависимость между их вы­ходной и входной величинами в динамических условиях преобра^ зовання. т. е. в переходных режимах, когда статические зависи­мости нарушаются в силу присущих всем средствам измерений, инерционных свойств разного рода и вида (инерции движущихся масс, частей, теплопроводность и т. п.).