Введение:а)История развития и современное состояние автоматики.Автоматика – (от греческого слова автоматос) – самодвижущийся. Первые сведения об автоматических устройствах появились во 2 в. н. э. В трудах Александрийского, где описывались автоматы по открытию дверей храма, дозировки воды.

Промышленное внедрение автоматики связано с промышленным переворотом в Европе (регулятор уровня воды, регулятор скорости паровой машины).Основные этапы развития автоматики:1.появление автоматики связано с изобретением Яковлева электродвигателя постоянного тока, Шиллинга – электромагнитного реле, Далибо-Добровольского - асинхронного 3-х фазного двигателя.2.появление радиоэлектроники связано с открытием Яблочковым явления фотоэффекта и Поповым лампочки.3.появление ЭВМ в качестве основного устройства для вычислительной техники и управления технологическими процессами. Винер в 1946 г. Опубликовал книгу «Кибернетика или контроль связи у животных и машин. Найдена аналогия между процессами происходящими в мозгу человека и автоматического устройства. Методы кибернетики, которые включают теорию автоматического регулирования, математического моделирования процессов и явлений, применимы до настоящего времени.

Современный этап состояния автоматизации в области химической технологии включает:1)внедряются и эксплуатируются системы приборов, которые реализуют основные функции АС.2)широко внедряются процессорные контроллеры, которые реализуют функции преобразователя сигнала в цифровые коды, регулируют логическое управление, которое легко адаптируется к изменению процесса, т.к. является программируемым устройством.3)разработка и внедрение автоматических систем управления технологическими процессами (АСУТП). Основой АСУТП является ЭВМ, который осуществляет сбор информации, ее обработку по соответствующим параметрам. Данная информация используется оператором для управления процессом, а также с помощью ЭВМ определяется оптимальный режим протекания химико-технологического процесса. Автоматизированный – это значит что в контуре есть оператор.

В настоящее время внедряются такие АСУТП, где используются информационный, управляющий режим (первый является предпочтительным).

Введение б) Классификация автоматических систем

Механизация – замена ручного труда работой машин и механизмов. В механизации процессами работы машин управляет человек.Автоматизация – замена человеческой функции управления машинами, специальными техническими устройствами. Совокупность технологического процесса с техническими средствами для его управления называется автоматизированной системой (АС).

По принципу действия и по назначению АС подразделяются на следующие типы:1.дистанционное управление – со сравнительно небольшого расстояния (в пределах видимости). Например, управление конвейером. В условиях частичной автоматизации этот метод является основным. В условиях полной автоматизации - дублирующий. Как правило, все АС дублируются ручным управлением, и оно включается при отказе основной системы.2.телеуправление – со сравнительно большого расстояния. При этом по 1 каналу связи нужно передать большое число команд из пульта управления на объект управления. На пульте применяется специальное кодировочное устройство, а на пульте- расшифровывающее устройство. Пример: насосная станция, тепловой пункт.3.Автоматическое управление – управление с помощью технических средств без участия человека.Схема соединения основных элементов данной автоматической системы приведена рисунке

ОУ  ИУ  УУ  КС

ОУ - объект управления;ИУ - исполнительное устройство;УУ - управляющее устройство;КС - командный сигнал

КС в УУ преобразуется в управляющее воздействие, которое поступает в ИУ. Данное устройство воздействует на объект, изменяя режим его работы в соответствии с величиной КС.4.автоматический контроль – предназначен для автоматического измерения параметров процессов и аппаратов, для учета энергоресурсов и т.д.Схема соединения элементов данной системы приведена на рисунке

ОУ Д ВП

Д – датчик;ВП - вторичный прибор

Датчики воспринимают текущее значение технологического параметра и преобразовывает его в сигнал, удобный для дальнейшей его передачи и усиления. Данный сигнал от Д поступает в ВП, в которой на диаграмме отражается величина данного технологического параметра. Шкала ВП градуируется в единицах измеряемого параметра.

5.автоматическое регулирование – обеспечивает поддержание на заданном уровне какого-либо параметра без участия человека и с помощью устройств автоматического регулятора.

ОР - объект регулирования;СУ - сравнивающее устройство;ЗУ - задающее устройство;ПР – преобразователь;УС – усилитель;УМ - исполнительный механизм;РО - регулирующий орган

Д воспринимает величину технологического параметра и преобразовывает ее в электрический сигнал соответствующий значению данного параметра. ЗУ формирует электрический сигнал пропорционально заданному значению технологического параметра в ОФ. Оба сигнала сравниваются в СУ и на выходе формируется сигнал равный разности сигналов

- рассогласование или ошибка регулирования.

Она возникает, когда текущее значение параметра отличается от заданного его значения, согласно технологическому регламенту.

Цель работы данной системы - устранить , чтобы в ОР поддерживалось заданное значение параметра. преобразовывается в ПР по заданному закону регулирования, усиливается в УС и на выходе регулятора формируется регулируемое воздействие М функции от величины .Сигнал пропорциональный М поступает в ИМ, который жестко связан РО. Данный РО приводится в движение ИМ и изменяемый сигнал поступает в ОР. Следовательно, изменяется значение регулирующей величины и будет изменяться до тех пор пока = .6.технологическая сигнализация подразделяется на следующие виды:а. Аварийная – для извещении об аварии на объекте. Выполняется звуковой и световой сигнал. Звук вначале в виде сирены, далее свет указывающий на конкретный аппарат.б. Контрольная - извещает о состоянии объекта.в.Предупредительная - предназначена для извещении персонала об переключении оборудования

7.автоматическая защита - для отключения оборудования, находящегося в аварийной ситуации (защита от короткого замыкания).

8.автоматическая блокировка - делится на 2 вида:а. Аварийная - служит для отключения аппаратов, находящихся в технологической цепи до аппаратов, находящихся в аварийной ситуации.б. Запретно-разрешающая - предназначена для реализации сложных циклов оборудования по заданным режимам и не допускает вкл/откл персоналом самостоятельно отдельных аппаратов, работающих по сложному циклу

1.1 Функции и характеристики элементов автоматических устройств

Каждая АС состоит из отдельных элементов, выполняющих определенную функцию.Каждый эл-т воспринимает сигнал, поступ. от предыдущих эл-тов осуществляют кол-венное и кач-венное преобразование сигнала и передает его другому,т.е. каждый эл-т явл-ся преобразователем некоторого вх. сигнала Х в вых. сигнал У.Схема данного элемента имеет следующий вид:

Осуществляется преобразование за счет Е входного сигнала. Пример: термометр сопротивления, термопара и др.Существуют элементы, на которые подается сигнал от дополнительных источников Е. Схема элементов имеет следующий вид.

Z - сигнал от элемента или пневматического устройства;X - управляет передачей E от Z к Y.Пример: усилители, реле и т.д.

По назначению все элементы автоматический устройств делятся на следующие виды:- датчики,- реле,- усилители,- исполнительные механизмы,- автоматические регуляторы,- регулирующие органы (вентили, краны),- элементы дистанционных передач (электрические и пневмотические преобразователи)

Основными характеристиками каждого элемента являются величины входного сигнала Х и выходного сигнала У. Y/X - статический передаточный коэффициент (S) - динамический передаточный коэффициент

- относительный динамический передаточный коэффициент

S и называются по-разному: для датчиков это чувствительность, а для усилителей – коэффициент усиления.

При работе каждого элемента возникает погрешность, которая заключается в отклонении фактического значения выходной величины от его расчетного значения . Эта погрешность связана с износом материала элемента, с отклонением питающей сети от номинального, а также с изменением условий окружающей среды.

Различают следующие виды погрешности:1.Абсолютная - это разность: 2.Относительная 3.Относительная приведенная - она называется еще и класс точности прибора, как правило он указывается на шкалах всех приборов.

1.2 Датчики, основные показатели и характеристики

Датчик - устройство, осуществляющее функцию преобразования физической величины одного рода в физическую величину другого рода, удобную для передачи другим элементам и на усиление.

Основные характеристики:1. Статическая характеристика y=f(x)

1 - линейная характеристика, поэтому чувствительность будет постоянной для всего диапазона х. 2 - нелинейная, поэтому чувствительность будет различной и зависит от крутизны данной характеристики.

Датчики, статическая характеристика которого непрерывна называются датчиками непрерывного действия или функциональными. Если статическая характеристика описывается следующей функцией , где k=const, то такой датчик называется линейным. Если статическая характеристика датчика имеет разрывный характер вида y=0 при 0<x<a, y=y1 при x>a, то датчик называется релейным.

1 - Динамическая характеристика - зависимость y от времени при скачкообразном изменении входной величины x.

y=f(t) при x=const

1 – экспонинциальные.

2 - колебательный затухающий процесс.

По виду выходной величины сигнала у датчики делятся на:- омические,- термоэлектрические,- емкостные,- индуктивные,- трансформаторные

По измеряемым технологическим параметрам:- температуры,- давления,- расхода,- уровня,- плотности,- влажности и т.д.