Глава 1. Общие сведения о системах автоматики и составляющих ее элементах

1. Основные понятия и определения

Технологические процессы в литейных и термических цехах характеризуются различными физическими величинами, на которые накладываются определенные ограничения. Во время работы оборудования эти величины должны поддерживаться на определенном уровне или изменяться по заданной программе. Правильное проведение технологического процесса на какой-либо установке возможно при выполнении определенных правил, называемых алгоритмом (законом) функционирования, а установку (или машину), нуждающуюся в определенных внешних командах для выполнения алгоритма функционирования, называют объектом управления.

Управлением называют целесообразное воздействие на объект управления для проведения технологического процесса. Если управление осуществляется без участия человека, то оно называется автоматическим, а если с участием человека – ручным.

Все виды литейного и термического оборудования являются объектами управления. Объектом управления может быть и сам технологический процесс. Каждый объект имеет управляющее устройство для поддержания установленных значений физических величин или их изменения в заданном направлении. Через управляющий орган в объект поступают воздействия, которые позволяют выполнять заданный алгоритм функционирования. Для управления объектом извне с целью выполнения заданного алгоритма функционирования необходима совокупность предписаний (правил), называемых алгоритмом управления.

Любое техническое устройство, воздействующее на объект управления в соответствии с алгоритмом управления, называют автоматическим управляющим устройством.

Совокупность автоматического управляющего устройства и объекта управления, связанных и взаимодействующих между собой в соответствии с алгоритмом управления, называют системой автоматического управления (САУ). В процессе работы система автоматического управления испытывает на себе различные внутренние и внешние воздействия. Внутренние воздействия – это такие, которые передаются от одной части автоматической системы к другой, образуя последовательную цепь воздействий, обеспечивающих нормальное протекание технологического процесса. Их называют управляющими воздействиями. Внешние воздействия подразделяются на два вида. Первые, необходимые для нормального протекания технологического процесса, подаются на вход системы в соответствии с алгоритмом функционирования. Их называют задающими воздействиями. Вторые поступают в систему (объект управления) из внешней среды. Они не планируются в работе системы, носят случайный характер и затрудняют управление. Поэтому их называют возмущающими воздействиями.

Значение управляемой величины, которое следует поддерживать в данный момент времени для правильного протекания технологического процесса, называют предписанным {заданным) значением, а фактическое, т. е. измеряемое значение, – действительным (текущим). Разницу между заданным и действительным значениями регулируемой величины называют рассогласованием.

Все виды литейного и термического оборудования должны работать в стационарном (установившемся) режиме. Однако в реальных эксплуатационных условиях установившийся режим постоянно нарушается в результате различных внешних возмущений, что приводит к изменению различных параметров технологического процесса. Поэтому необходимо управлять оборудованием (объектом управления), т. е. вырабатывать управляющее воздействие с таким расчетом, чтобы управляемая величина изменялась бы в соответствии с заданным законом (программой) независимо от влияния на объект возмущающего воздействия. Для плавильных и термических печей управляемая величина – температура, управляющее воздействие – напряжение на электродах или нагревательных элементах, а основным возмущающим воздействием является изменение тепловых потерь.