Г л а в а 32 элементы системы автоматического управления

32.1. Основные понятия автоматизации

Комплексная автоматизация технологического процесса озна­чает автоматическое выполнение всего комплекса операций и ус­тановок по обработке материалов и их транспортировке по зара­нее заданным программам с помощью различных автоматичес­ких устройств, объединенных общей системой управления. В этом случае функции человека сводятся к наблюдению за ходом процесса, его анализу и изменению режима работы автоматичес­ких устройств для достижения наилучших технико-экономичес­ких показателей.

Полная автоматизация в отличие от комплексной означает вы­полнение функций выбора и согласования режимов работы от­дельных машин и агрегатов как при нормальном режиме, так и в аварийных ситуациях не человеком, а специальными автомати­ческими устройствами. В данном случае все основные и вспомо­гательные установки способны работать в автоматическом режиме в течение длительного периода без непосредственного учас­тия человека. Обслуживающий персонал выполняет периодичес­кий осмотр, профилактический ремонт и перенастройку всей си­стемы на новые режимы работы.

Частичная автоматизация — автоматизация только отдельных производственных операций или установок. В этом случае чело­век не освобожден от участия в производственном процессе, но труд его существенно облегчен.

Автоматическая защита — совокупность технических средств, которые при возникновении ненормальных и аварийных режи­мов прекращают контролируемый производственный процесс (например, отключают определенные участки при возникнове­нии на них коротких замыканий) либо автоматически предотвра­щают отклонения от заданных режимов. Автоматическая защита тесно связана с автоматическим управлением и сигнализацией. Она воздействует на органы управления и оповещает обслужива­ющий персонал об осуществленной операции. Защиту, выпол­ненную на основе реле, называют релейной. Ее широко приме­няют на электрических станциях, в сетях и различных электроус­тановках. Автоматическая защита включает в себя также блоки­ровку. Устройства автоблокировки в основном предназначены для предотвращения неправильных включений и ошибочных действий обслуживающего персонала, благодаря чему предуп­реждаются возможные повреждения и аварии.

Автоматический контроль включает в себя автоматическую сиг­нализацию, измерение, сортировку и сбор информации.

Автоматическая сигнализация предназначена для оповещения обслуживающего персонала о предельных или аварийных значениях каких-либо физических параметров, месте и характере на­рушений технологического процесса. Сигнальными устройства­ми служат лампы, звонки, сирены, специальные мнемонические указатели и др. *

Автоматическое измерение заключается в измерении и пере­даче на специальные указательные или регистрирующие прибо­ры значений физических величин, характеризующих технологи­ческий процесс или работу машин. Обслуживающий персонал по показаниям приборов оценивает качество технологического про­цесса или режим работы машин и агрегатов.

Автоматическая сортировка предполагает контроль и разделение продукции по массе, твердости, вязкости и другим показателям (на­пример, сортировка зерна, яиц, фруктов, картофеля и т. п.).

Автоматический сбор информации предназначен для получе­ния информации о ходе технологического процесса, качестве и количестве выпускаемой продукции, для дальнейшей обработки, хранения и выдачи ее обслуживающему персоналу.

Автоматическое управление включает в себя комплекс техни­ческих средств и методов по управлению объектами без участия обслуживающего персонала: пуск и остановку основных устано­вок, включение и отключение вспомогательных устройств, обес­печение безаварийной работы, соблюдение требуемых значений параметров в соответствии с оптимальным ходом технологичес­кого процесса и т. д.

Автоматическая система управления (АСУ) — это сочетание комплекса технических устройств с объектом управления.

Автоматическое регулирование представляет собой разновид­ность автоматического управления процессом автоматического поддержания какого-либо параметра на заданном уровне или из­менения его по определенному закону. Оно осуществляется ав­томатическим регулятором, который измеряет регулируемую ве­личину и при ее отклонении от расчетного значения изменяет процесс работы объекта управления (регулирования) так, чтобы выполнялся заданный закон регулирования.

Автоматическая система регулирования (АСР) — это автома­тическая система, состоящая из регулятора и объекта управле­ния.

Дистанционное управление включает в себя методы и техни­ческие средства управления установками и сосредоточенными объектами на расстоянии. Импульсы на управление (команды) подаются обслуживающим персоналом по электрическим соеди­нительным проводам с помощью соответствующих кнопок, клю­чей и другой командной аппаратуры.

Автоматизация трудоемких процессов в животноводстве зна­чительно или полностью сокращает затраты ручного труда на по­лучение какого-либо вида продукции, обеспечивая при этом хо­рошее качество выполняемых работ и работу механизмов в опти­мальных эксплуатационных режимах.

Приборы автоматического управления технологическими процессами должны своевременно пускать установки или маши­ны в ход, останавливать, изменять скорость и направление их движения, если это требуется по характеру работы. Чтобы осво­бодить оператора от этих операций, применяют устройства авто­матического управления.

В процессе работы установки часто бывает необходимо под­держивать заданный технологический режим. Оператор воздей­ствует на регулирующие органы и по показаниям приборов уп­равляет машиной. При отсутствии оператора режим работы дол­жен поддерживаться автоматически. В связи с этим возникает необходимость автоматического регулирования производствен­ного процесса.

Неожиданные нарушения в режимах работы при ручном уп­равлении может ликвидировать оператор. При автоматизации процессов необходимы устройства, способные самостоятельно устранить возможные повреждения, т. е. средства автоматичес­кой защиты.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУТП) на животноводческих комплексах выполня­ет до 80 % всех возникающих задач управления, оперативного планирования. Большинство АСУТП животноводческих комп­лексов имеют двухступенчатую структуру. На первой ступени располагаются автоматические защиты технологического и элек­трического оборудования, регуляторы отдельных технологичес­ких параметров, устройства для централизованного управления и оптимизации технологических операций. На второй ступени на­ходятся службы диспетчерского управления комплексом и авто­матизированные информационные системы, связанные с район­ными вычислительными центрами. Информация, циркулирую­щая на второй ступени, обеспечивает оптимизацию технологи­ческих процессов на комплексе в целом. При этом на основании многолетних статистических сведений оптимизируют структуру технологических процессов и по текущим данным — режимы их функционирования.

Любой технологический процесс характеризуется физически­ми величинами, называемыми показателями. Чтобы процесс протекал правильно, т. е. в заданном режиме, на его показатели накладывают определенные условия, которые должны выпол­няться. Эти условия по своему содержанию могут быть различ­ными.

Для одних процессов показатели должны быть неизменными (например, на электростанциях частота переменного тока долж­на поддерживаться постоянной, равной 50 Гц), для других — до­пускается изменение в заданных пределах (например, температу­ра и относительная влажность воздуха в животноводческих поме­щениях), для третьих показатели должны изменяться по опреде­ленному заданному закону (изменение освещенности в птичниках при создании искусственных сумерек и рассвета обя­зательно должно соответствовать закону изменения естествен­ной освещенности) и, наконец, для четвертых закон изменения показателей определяется внешними условиями, влияющими на их значение и характер.

Так, для автоматического регулирования (стабилизации) тяго­вого усилия колесного трактора (рис. 32.1) применяют силовой регулятор, который позволяет обеспечить постоянство тягового усилия. При использовании этого регулятора почвообрабатываю­щее орудие работает без опорных колес, за счет чего догружаются ведущие колеса трактора, снижается их буксование и увеличива­ется производительность агрегата. При увеличении тягового со­противления плуга возрастает усилие в верхней тяге навесного устройства, сжимается пружина силового датчика, и рычаг пере­мещает золотник гидрораспределителя. В результате жидкость (масло) направляется в правую полость гидроцилиндра, который через систему рычагов приподнимает плуг до положения, в кото

ром усилие в верхней тяге навески становится равным усилию пружины, задаваемому механизатором с помощью рукоятки.

При уменьшении тягового сопротивления уменьшается уси­лие в верхней тяге и плуг заглубляется.